Ученые разработали инновационные супрамолекулярные мемристоры для нано-RRAM, демонстрирующие быстрое переключение сопротивления и возможности энергонезависимого хранения данных. Этот прорыв прокладывает путь к передовым технологиям хранения информации, знаменуя собой значительный шаг в удовлетворении потребностей эпохи больших данных и искусственного интеллекта
Ученые разработали новую технологию для увеличения оперативной памяти Фото: freepik.com
В эпоху больших данных и развитого ИИ традиционные методы хранения данных становятся недостаточными. Чтобы удовлетворить потребность в энергоэффективных решениях для хранения данных большой емкости, разработка технологий следующего поколения имеет решающее значение.
Среди них — резистивная память с произвольным доступом (Resistive random-access memory, также оперативная память), которая полагается на изменение уровня сопротивления для хранения данных. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Angewandte Chemie, подробно описывает работу исследовательской группы, которая впервые разработала метод создания супрамолекулярных мемристоров, одного из ключевых компонентов в построении нано-RRAM.
Понимание мемристоров в нано-RRAM
Мемристор (сокращение от память-резистор) изменяет свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. Однако создание мемристоров на молекулярном уровне — огромная проблема. Хотя переключение сопротивления можно достичь с помощью окислительно-восстановительных реакций, а заряженные состояния молекул можно легко стабилизировать с помощью противоионов в растворе, такой стабилизации очень трудно достичь в твердотельных переходах, необходимых для мемристора.
Команда под руководством Юань Ли из Университета Цинхуа в Пекине, Китай, решила применить сверхмолекулярный подход. Он базируется на катенане, который является бистабильным, то есть стабильным как в окисленной, так и в восстановленной форме, и может существовать в положительном, отрицательном или незаряженном состоянии. Катенан — это система из двух больших молекулярных колец, которые соединены между собой как два звена цепи, но не имеют химической связи.
Интересное по теме: Создан аккумулятор, который заряжается за считанные минуты
Построение мемристора
Чтобы создать мемристор, команда наносит катенан на золотой электрод, покрытый серосодержащим соединением, где он связывается с помощью электростатического взаимодействия. Сверху на него наносят второй электрод, изготовленный из сплава галлия и индия, покрытый оксидом галлия. Катенан образует самосборный монослой плоских молекул между двумя электродами. Этот ансамбль, обозначенный как AuTS-S-(CH2)3-SO3-Na+//катенан//Ga2O3/EGaIn, образует мемристор.
Как это требуется для RRAM, эти новые супрамолекулярные мемристоры могут переключаться между состоянием высокого сопротивления (выключенным) и состоянием низкого сопротивления (включенным) в зависимости от приложенного напряжения. Эти переключатели молекулярного сопротивления выдерживают не менее 1000 циклов стирания-считывания (ON)-запись-считывание (OFF)-циклов. Переключение между включением и выключением происходит значительно меньше, чем за одну миллисекунду, что сопоставимо с коммерческими неорганическими мемристорами.
Молекулярные переключатели «запоминают» установленное состояние — включенное или выключенное — на несколько минут. Это делает их очень перспективной отправной точкой для создания эффективных молекулярных мемристоров с энергонезависимой памятью. Кроме того, они функционируют как диоды или выпрямители, что делает их интересными компонентами для разработки молекулярных нано-RRAMs.
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Гонконг будет использовать ИИ против супербактерий
Ученые нашли способ увеличить срок службы аккумуляторов в 10 раз
Создана компьютерная мышка с ChatGPT: что она может
По материалам scitechdaily.com.
