Учени от Университета на Южна Калифорния разработиха нов тип електронно устройство за памет — мемристор, способен надеждно да работи при екстремно високи температури. Традиционната електроника се поврежда още при 200°C, но създаденият от учените компонент запазва работоспособността си при 700°C — температура, която надвишава точката на топене на лавата!
Изследването показа, че устройството не се разрушава дори при максималната температура на нагряване, за която е било проектирано оборудването за тестове. Учените са убедени, че компонентът би могъл да продължи да се нагрява и няма да загуби работните си свойства.
Също така е любопитно, че откритието е направено случайно, както често се случва в науката: учените търсели едно, а попаднали на друго.
Конструкцията на предложения от изследователския екип мемристор представлява „сандвич“ от волфрам (горен електрод), хафниев оксид (керамична прослойка) и графен (долен слой).
Графенът — едноатомен слой въглерод — се оказва ключов елемент: неговата повърхностна химия предотвратява закрепването на атоми волфрам, което изключва късо съединение през керамичния слой и деградацията на устройството. Учените описват това като контакт между вода и масло — своеобразен хидрофобен ефект.
Експериментите показват, че мемристорът е способен да съхранява данни без обновяване повече от 50 часа, да издържа над милиард цикъла на превключване, да работи при напрежение само 1,5 V и да осигури скорост на операциите от порядъка на десетки наносекунди.
Случайното откритие, потвърдено при детайлен анализ с помощта на електронна микроскопия, спектроскопия и квантови симулации, също така разкрива перспективи за използване на елемента в състава на високотемпературни електронни устройства.
Новото устройство има потенциално приложение в условия, където обикновената електроника е неприложима: на повърхността на Венера, при дълбоко сондиране за геотермална енергия, в ядрени и термоядрени инсталации, както и в автомобилната индустрия.
Освен съхранение на данни, мемристорът е способен да извършва и матрично умножение — основната операция в системите за изкуствен интелект.
Това се случва директно, благодарение на основните закони на физиката, в частност чрез използване на преки измервания на ток и закона на Ом, което радикално намалява енергопотреблението и ускорява изчисленията в сравнение с традиционните процесори.
Макар че до създаването на високотемпературен „компютър“ все още да има още много работа, създаването на високотемпературната памет вече затваря едно от ключовите направления, казват учените.
По-рано екипът основа стартъпа TetraMem за комерсиално популяризиране на създадените мемристори в AI-чипове за работа при стайна температура, използвайки разработката за широко търсените матрични изчисления.
