Računalna memorija radi iznad 600 C

Računalna memorija mogla bi jednog dana izdržati visoke temperature u fuzijskim reaktorima, mlaznim motorima, geotermalnim izvorima i vrućim planetima pomoću novog čvrstog memorijskog uređaja koji je razvio tim inženjera predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Michiganu.

Za razliku od konvencionalne memorije temeljene na siliciju, novi uređaj može pohranjivati ​​i prepisivati ​​informacije na temperaturama iznad 600°C, toplijim od površine Venere i temperature topljenja olova.

"To bi moglo omogućiti elektroničke uređaje koji prije nisu postojali za visokotemperaturne primjene", rekao je Yiyang Li, asistent profesora znanosti o materijalima i inženjerstva i viši dopisni autor studije objavljene u časopisu Cell.

Memorija otporna na toplinu dolazi od pomicanja negativno nabijenih atoma kisika, a ne elektrona. Kada se zagriju iznad 150°C, konvencionalni poluvodiči na bazi silicija počinju provoditi nekontrolirane razine struje. Budući da je elektronika precizno proizvedena za određene razine struje, visoke temperature mogu izbrisati informacije iz memorije uređaja.

Ionima kisika unutar uređaja istraživača ne smeta toplina. Oni se kreću između dva sloja u memoriji, poluvodičkog tantalovog oksida i metalnog tantala kroz čvrsti elektrolit koji djeluje poput barijere sprječavajući kretanje drugih naboja između slojeva.

Ione kisika vodi niz od tri platinaste elektrode koje kontroliraju hoće li kisik biti uvučen u tantalov oksid ili istisnut iz njega. Cijeli proces sličan je načinu punjenja i pražnjenja baterije, međutim, umjesto pohranjivanja energije, ovaj se elektrokemijski proces koristi za pohranjivanje informacija.

Nakon što atomi kisika napuste sloj tantalovog oksida, ostaje malo područje metalnog tantala. U isto vrijeme, sloj tantalovog oksida na sličan način prekriva metalni sloj tantala na suprotnoj strani barijere. Slojevi tantala i tantalovog oksida se ne miješaju slično ulju i vodi, tako da se ti novi slojevi neće vratiti u prvobitno stanje sve dok se napon ne prebaci. 

Ovisno o udjelu kisika u tantalovom oksidu, on može djelovati kao izolator ili kao vodič, omogućujući materijalu da se prebaci između dva različita stanja napona koja predstavljaju 0 i 1. Finija kontrola gradijenta kisika mogla bi omogućiti računanje unutar memorije, s više od 100 stanja otpora umjesto jednostavnog binarnog zapisa. Ovaj bi pristup mogao pomoći u smanjenju potrošnje energije.

Informacijska stanja mogu se pohraniti iznad 600 °C više od 24 sata. Iako je ta razina otpornosti na toplinu usporediva s drugim materijalima koji su razvijeni za ponovno upisivu memoriju visoke temperature, novi uređaj ima i druge prednosti jer može raditi na nižim naponima nego neke od vodećih alternativa.

Autori su podnijeli patent temeljen na ovom radu Američkom uredu za patente i traže partnere za dovođenje tehnologije na tržište.