In werk dat een deel van de magie achter memristors en "resistief willekeurig toegankelijk geheugen ontmaskert, " of RRAM - geavanceerde computercomponenten die logische en geheugenfuncties combineren - hebben onderzoekers aangetoond dat de metaaldeeltjes in memristors niet blijven zitten zoals eerder werd gedacht.

De bevindingen hebben brede implicaties voor de halfgeleiderindustrie en daarbuiten. Ze laten zien, Voor de eerste keer, precies zoals sommige memristors zich herinneren.

"De meeste mensen hebben gedacht dat je geen metalen deeltjes in een vast materiaal kunt verplaatsen, " zei Wei Lu, universitair hoofddocent elektrische en computertechniek aan de Universiteit van Michigan. "In een vloeistof en gas, het is mobiel en mensen begrijpen dat, maar in een solide verwachten we dit gedrag niet. Dit is de eerste keer dat het wordt getoond."

De resultaten zouden kunnen leiden tot een nieuwe benadering van chipontwerp, waarbij verfijnde elektrische signalen worden gebruikt om geïntegreerde schakelingen te ontwerpen nadat ze zijn gefabriceerd. En het zou ook memristortechnologie kunnen bevorderen, die belooft kleiner, sneller, goedkopere chips en computers geïnspireerd door biologische hersenen in die zin dat ze veel taken tegelijk konden uitvoeren. lu, die het project leidde, en collega's van UM en het Electronic Research Center Jülich in Duitsland gebruikten transmissie-elektronenmicroscopen om te kijken en vast te leggen wat er gebeurt met de atomen in de metaallaag van hun memristor wanneer ze deze aan een elektrisch veld blootstellen. De metaallaag was ingekapseld in het diëlektrische materiaal siliciumdioxide, die vaak wordt gebruikt in de halfgeleiderindustrie om elektriciteit te helpen geleiden. Ze zagen hoe de metaalatomen geladen ionen werden, clustering met tot duizenden anderen in metalen nanodeeltjes, en vervolgens migreren en een brug vormen tussen de elektroden aan de tegenovergestelde uiteinden van het diëlektrische materiaal.

Ze demonstreerden dit proces met verschillende metalen, inclusief zilver en platina. En afhankelijk van de betrokken materialen en de elektrische stroom, de brug gevormd op verschillende manieren.

De brug, ook wel geleidend filament genoemd, blijft zitten nadat de elektrische stroom in het apparaat is uitgeschakeld. Dus als onderzoekers de stroom weer aanzetten, de brug is er als een soepele weg voor stroom om langs te reizen. Verder, het elektrische veld kan worden gebruikt om de vorm en grootte van de gloeidraad te veranderen, of de draad helemaal breken, die op zijn beurt de weerstand van het apparaat regelt, of hoe gemakkelijk er stroom doorheen kan stromen.

Computers die met memristors zijn gebouwd, coderen informatie in deze verschillende weerstandswaarden, die op zijn beurt is gebaseerd op een andere opstelling van geleidende filamenten.

Memristor-onderzoekers zoals Lu en zijn collega's hadden de theorie dat de metaalatomen in memristors bewogen, maar eerdere resultaten hadden verschillende gevormde filamenten opgeleverd en dus dachten ze dat ze het onderliggende proces niet hadden vastgelegd.

"We zijn erin geslaagd de puzzel van schijnbaar tegenstrijdige waarnemingen op te lossen en een voorspellend model aan te bieden dat rekening houdt met materialen en omstandigheden, " zei Ilia Valov, hoofdonderzoeker bij het Electronic Materials Research Center Jülich. "Ook het feit dat we deeltjesbeweging hebben waargenomen die wordt aangedreven door elektrochemische krachten in de diëlektrische matrix, is op zich al een sensatie."