Учени от Университета на Южна Калифорния (USC) разработиха нов тип електронно устройство за съхранение на данни – мемристор, способен да работи надеждно при екстремно високи температури.

Традиционната електроника излиза от строя още при 200°C, но създаденият от учените елемент запази работоспособността си при 700°C – температура, надвишаваща точката на топене на лавата.

Изследване показа, че устройството не се разрушава дори при максималната температура на нагряване, за която е било проектирано оборудването за изпитване. Учените са убедени, че елементът би могъл да продължи да се нагрява, без да загуби работните си свойства. Интересно е също да се отбележи, че откритието е направено случайно, както често се случва в науката: учените са търсили са едно, а са се натъкнали на съвсем друго.

Конструкцията на мемристора, предложена от екипа изследователи представлява „сандвич“ от волфрам (горен електрод), оксид на гафний (керамичен слой) и графен (долен слой). Графенът се оказа ключов елемент: неговата повърхностна химия предотвратява закрепването на волфрамовите атоми, което изключва късо съединение през керамичния слой и деградация на устройството. Учените описаха това като контакт на вода с масло – своеобразен хидрофобен ефект.

Експериментите показаха, че представеният мемристор е способен да съхранява данни без обновяване в продължение на повече от 50 часа, да издържа над 1 милиард цикъла на превключване, да работи при напрежение от едва 1,5V и да осигурява скорост на операциите от порядъка на десетки наносекунди. Случайното откритие, потвърдено при подробен анализ с помощта на електронен микроскоп, спектроскопия и квантови симулации също посочи перспективите за използване на елемента в състава на високотемпературни електронни устройства.

По този начин новото устройство отваря перспективи за приложение в условия, където обикновената електроника е неприложима: на повърхността на Венера, при дълбоко сондиране за геотермална енергетика, в ядрени и термоядрени инсталации, както и в автомобилната промишленост. Освен съхранение на данни, мемристорът е способен да извършва и матрично умножение – основна операция в системите с изкуствен интелект. Това става директно, благодарение на основните закони на физиката, по-специално чрез използване на директни измервания на тока и закона на Ом, което радикално намалява енергопотреблението и ускорява изчисленията в сравнение с традиционните процесори.

Учените признават, че макар до създаването на високотемпературен „компютър“ да има още дълъг път (необходими са съответната логика и други компоненти), създаването на високотемпературна памет вече покрива едно от ключовите направления. Освен това изследователите са основали стартъпа TetraMem за търговско промотиране на създадените от тях мемристори в AI чипове за работа при стайна температура, като използват това решение за широко търсените матрични изчисления.