Hoe meer objecten we maken "slim, " van horloges tot hele gebouwen, hoe groter de noodzaak voor deze apparaten om enorme hoeveelheden gegevens snel op te slaan en op te halen zonder al te veel stroom te verbruiken.

Miljoenen nieuwe geheugencellen kunnen deel uitmaken van een computerchip en zorgen voor snelheid en energiebesparing, dankzij de ontdekking van een voorheen niet waargenomen functionaliteit in een materiaal genaamd molybdeen ditelluride.

Het tweedimensionale materiaal stapelt zich op in meerdere lagen om een ​​geheugencel te bouwen. Onderzoekers van Purdue University hebben dit apparaat ontwikkeld in samenwerking met het National Institute of Standards and Technology (NIST) en Theiss Research Inc. Hun werk verschijnt in een vooraf online nummer van Natuurmaterialen .

Chipfabrikanten pleiten al lang voor betere geheugentechnologieën om een ​​groeiend netwerk van slimme apparaten mogelijk te maken. Een van deze mogelijkheden van de volgende generatie is resistief willekeurig toegankelijk geheugen, of kortweg RRAM.

In RRAM, een elektrische stroom wordt meestal aangedreven door een geheugencel die bestaat uit gestapelde materialen, het creëren van een weerstandsverandering die gegevens als nullen en enen in het geheugen vastlegt. De reeks nullen en enen tussen geheugencellen identificeert stukjes informatie die een computer leest om een ​​functie uit te voeren en vervolgens weer in het geheugen op te slaan.

Een materiaal zou robuust genoeg moeten zijn om gegevens minstens biljoenen keren op te slaan en op te halen, maar de materialen die momenteel worden gebruikt, zijn te onbetrouwbaar geweest. RRAM is dus nog niet beschikbaar voor wijdverbreid gebruik op computerchips.

Molybdeenditelluride kan mogelijk al die cycli aanhouden.

"We hebben systeemmoeheid nog niet onderzocht met dit nieuwe materiaal, maar we hopen dat het zowel sneller als betrouwbaarder is dan andere benaderingen vanwege het unieke schakelmechanisme dat we hebben waargenomen, "Joerg Appenzeller, Barry M. en Patricia L. Epstein van Purdue University, hoogleraar elektrische en computertechnologie en de wetenschappelijk directeur van nano-elektronica bij het Birck Nanotechnology Center.

Molybdeen ditelluride zorgt ervoor dat een systeem sneller kan schakelen tussen 0 en 1, mogelijk de snelheid van het opslaan en ophalen van informatie verhogen. Dit komt omdat wanneer een elektrisch veld op de cel wordt aangelegd, atomen worden over een kleine afstand verplaatst, resulterend in een staat van hoge weerstand, genoteerd als 0, of een toestand van lage weerstand, genoteerd als 1, wat veel sneller kan gebeuren dan schakelen in conventionele RRAM-apparaten.

"Omdat er minder kracht nodig is om deze resistieve toestanden te veranderen, een batterij kan langer meegaan, ', aldus Appenzeller.

In een computerchip, elke geheugencel zou zich op de kruising van draden bevinden, het vormen van een geheugenarray genaamd cross-point RRAM.

Het laboratorium van Appenzeller wil onderzoeken hoe een gestapelde geheugencel kan worden gebouwd die ook de andere hoofdcomponenten van een computerchip bevat:"logica, " die gegevens verwerkt, en "verbindt, " draden die elektrische signalen overbrengen, door gebruik te maken van een bibliotheek met nieuwe elektronische materialen die door NIST zijn gefabriceerd.

"Logica en interconnects verbruiken ook batterij, dus het voordeel van een volledig tweedimensionale architectuur is meer functionaliteit binnen een kleine ruimte en betere communicatie tussen geheugen en logica, ', aldus Appenzeller.

Er zijn twee Amerikaanse octrooiaanvragen voor deze technologie ingediend via het Purdue Office of Technology Commercialization.