Wetenschappers van de National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), in samenwerking met onderzoekers van de Russische Academie van Wetenschappen, hebben nieuwe materialen voorgesteld waarin het bipolaire effect van resistieve schakelingen (BERS) kan worden gerealiseerd. aanzienlijk, deze materialen zouden kunnen dienen als basis voor het ontwikkelen van een computer op basis van memristors die gegevens kunnen opslaan en verwerken op een manier die vergelijkbaar is met menselijke hersenneuronen. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Materialen Brieven .

Het BERS-fenomeen is een populair onderzoeksgebied in de fundamentele en toegepaste wetenschappen. Het kan worden gebruikt voor het ontwikkelen van niet-vluchtige twee-terminale geheugencellen, evenals voor memristors, het vierde fundamentele element in de elektronica. Memristors kunnen als basis dienen voor een nieuwe benadering van gegevensverwerking, zogenaamde membraancomputing.

Membraancomputing is een nieuwe methode voor gegevensverwerking waarbij het kortetermijngeheugen (RAM) en het langetermijngeheugen (ROM) worden aangestuurd door elementen die lijken op neuronen in het menselijk brein. Het effect van resistief schakelen treedt op wanneer een extern elektrisch veld de geleidbaarheid van een materiaal met meerdere graden verandert, waardoor metastabiele omstandigheden met hoge weerstand en lage weerstand worden gerealiseerd. Als de aard van het schakelen afhangt van de richting van het elektrische veld, het effect wordt bipolair genoemd.

Het fysieke mechanisme van het schakelen zelf is afhankelijk van het materiaaltype. Dit kan de vorming van geleidende kanalen omvatten via de migratie van metaalionen, de vorming van Schottky-barrières, metaal-isolator faseovergangen, en andere processen.

MEPhI is momenteel op zoek naar nieuwe materialen die BERS kunnen aantonen. Eerder, onderzoekers ontdekten dat BERS kan worden waargenomen in systemen met een sterke elektronencorrelatie, bijv. materialen met hoge magnetoweerstand en supergeleiders op hoge temperatuur.

Eventueel, de wetenschappers besloten in het voordeel van epitaxiale velden die zich vormen op het oppervlak van een enkelkristallijn substraat van strontiumtitanaat (epitaxie is een regelmatige en georganiseerde groei van de ene kristallijne stof op de andere). De onderzoekers bewezen dat deze velden gebruikt kunnen worden om memristors te maken voor een nieuwe generatie computers.

"De innovatie in dit onderzoek zit in het toepassen van de lithografie waarmee de technologie kan worden ontwikkeld voor miniaturisatie van resistieve geheugenelementen, " zei Andrei Ivanov, universitair hoofddocent van de afdeling Solid-State Physics and Nanosystems bij MEPhI.