In un lavoro che smaschera parte della magia dietro i memristors e la "memoria resistiva ad accesso casuale, " o RRAM, componenti di computer all'avanguardia che combinano funzioni logiche e di memoria, i ricercatori hanno dimostrato che le particelle metalliche nei memristori non rimangono ferme come si pensava in precedenza.

I risultati hanno ampie implicazioni per l'industria dei semiconduttori e oltre. Loro mostrano, per la prima volta, esattamente come ricordano alcuni memristori.

"La maggior parte delle persone ha pensato che non si potessero spostare particelle metalliche in un materiale solido, " ha detto Wei Lu, professore associato di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università del Michigan. "In un liquido e gas, è mobile e le persone lo capiscono, ma in un solido non ci aspettiamo questo comportamento. È la prima volta che viene mostrato".

I risultati potrebbero portare a un nuovo approccio alla progettazione dei chip, che prevede l'utilizzo di segnali elettrici ottimizzati per disporre i circuiti integrati dopo che sono stati fabbricati. E potrebbe anche far progredire la tecnologia dei memristor, che promette più piccolo, Più veloce, chip e computer più economici ispirati a cervelli biologici in quanto potrebbero svolgere molti compiti contemporaneamente. Lu, chi ha guidato il progetto, e i colleghi dell'UM e dell'Electronic Research Center Jülich in Germania hanno utilizzato microscopi elettronici a trasmissione per osservare e registrare ciò che accade agli atomi nello strato metallico del loro memristore quando lo espongono a un campo elettrico. Lo strato metallico era racchiuso nel materiale dielettrico biossido di silicio, che è comunemente usato nell'industria dei semiconduttori per aiutare a instradare l'elettricità. Osservarono gli atomi di metallo diventare ioni carichi, raggrupparsi con migliaia di altri in nanoparticelle metalliche, e quindi migrare e formare un ponte tra gli elettrodi alle estremità opposte del materiale dielettrico.

Hanno dimostrato questo processo con diversi metalli, compreso argento e platino. E a seconda dei materiali coinvolti e della corrente elettrica, il ponte si è formato in modi diversi.

Il ponte, chiamato anche filamento conduttore, rimane inserito dopo che l'alimentazione elettrica è stata disattivata nel dispositivo. Quindi, quando i ricercatori riaccendono la corrente, il ponte è lì come un percorso agevole per il passaggio della corrente. Ulteriore, il campo elettrico può essere utilizzato per modificare la forma e le dimensioni del filamento, o rompere del tutto il filamento, che a sua volta regola la resistenza del dispositivo, o quanto facilmente la corrente può fluire attraverso di essa.

I computer costruiti con memristors codificherebbero le informazioni in questi diversi valori di resistenza, che si basa a sua volta su una diversa disposizione dei filamenti conduttori.

Ricercatori di memristori come Lu e i suoi colleghi avevano teorizzato che gli atomi di metallo nei memristori si muovessero, ma i risultati precedenti avevano prodotto filamenti di forma diversa e quindi pensavano di non aver inchiodato il processo sottostante.

"Siamo riusciti a risolvere il puzzle di osservazioni apparentemente contraddittorie e ad offrire un modello predittivo che tenga conto di materiali e condizioni, " disse Ilia Valov, ricercatore principale presso il Centro di ricerca sui materiali elettronici Jülich. "Anche il fatto che abbiamo osservato il movimento delle particelle guidato da forze elettrochimiche all'interno della matrice dielettrica è di per sé una sensazione".