Un team internazionale legato a UCF ha affrontato una sfida che potrebbe annunciare una nuova era dell'informatica ad altissima densità.

Per anni ingegneri e scienziati di tutto il mondo hanno cercato di realizzare componenti elettronici più piccoli e più veloci. Ma la potenza necessaria per il design di oggi tende a surriscaldare e friggere i circuiti. I circuiti sono generalmente costruiti collegando un interruttore a diodo in serie con un elemento di memoria, chiamato un diodo-uno resistore. Ma questo approccio richiede grandi cadute di tensione attraverso il dispositivo, che si traduce in grande potenza, e ostacola il restringimento dei circuiti oltre un certo punto poiché sono richiesti due elementi di circuito separati. Molte squadre stanno lavorando per combinare il diodo e il resistore in un unico dispositivo.

Questi interruttori molecolari uno contro uno sono ottime opzioni, ma anch'essi si sono limitati a svolgere una sola funzione e anche allora, erano spesso pieni di problemi, tra cui variazioni instabili della tensione elettrica e durate limitate.

La squadra internazionale, guidato da Christian Nijhuis dell'Università Nazionale di Singapore e con i coautori Damien Thompson dell'Università di Limerick e Enrique del Barco dell'Università della Florida centrale, ha fatto la svolta dettagliata il 1 giugno nella rivista peer-reviewed Materiali della natura .

Il team ha creato un nuovo tipo di interruttore molecolare che funziona sia come diodo che come elemento di memoria. Il dispositivo ha uno spessore di 2 nanometri, la lunghezza di una singola molecola (10, 000 volte più piccolo della larghezza dei capelli), e richiede solo una bassa tensione di azionamento inferiore a 1 Volt.

"La comunità sta avanzando rapidamente nell'identificazione di nuove applicazioni per dispositivi elettronici su scala molecolare, "dice Del Barco, un professore specializzato in fisica quantistica. "Questo lavoro può aiutare ad accelerare lo sviluppo di nuove tecnologie che coinvolgono sinapsi artificiali e reti neurali".

Nijhuis, che è specializzato in chimica, ha guidato la squadra. Damien Thompson dell'Università di Limerick ha fornito competenze di teoria computazionale e del Barco e il suo team di studenti e scienziati di laboratorio hanno fornito l'analisi teorica.

Come funziona

L'interruttore molecolare opera in un meccanismo a due fasi in cui la carica iniettata viene stabilizzata dalla migrazione di ioni carichi tra le molecole e la superficie del dispositivo. Ciò è reso possibile legando le molecole a coppie. Utilizzando una combinazione di misurazioni elettriche e misurazioni su scala atomica guidate dalla meccanica quantistica, il team ha trovato un punto debole tra stabilità e capacità di commutazione che ha prodotto la memoria RAM resistiva a doppio diodo + memoria su scala microscopica, secondo la carta.

"Ci sono ancora alcune sfide ed è necessario più lavoro in questo settore, ma questa è una svolta significativa, " dice Nijhuis.