Dopo che gli ingegneri dell’Università del Texas ad Austin hanno creato il dispositivo di memoria più piccolo mai realizzato, presto potrebbero essere in arrivo chip più veloci, piccoli, intelligenti e più efficienti dal punto di vista energetico per tutto, dall’elettronica di consumo ai big data ai computer ispirati al cervello. Hanno capito la dinamica della fisica nel processo che sblocca capacità di archiviazione di memoria densa per questi piccoli dispositivi.
La recente ricerca pubblicata su Nature Nanotechnology si basa su una scoperta di due anni fa, quando i ricercatori hanno sviluppato quello che all’epoca era il dispositivo di archiviazione più sottile per la memoria. I ricercatori hanno ridotto ulteriormente le dimensioni in questo nuovo lavoro, riducendo l’area della sezione trasversale a un solo nanometro quadrato.
È stato possibile ottenere un controllo sulla fisica che racchiudeva capacità di archiviazione di memoria densa in questi dispositivi per renderli molto più piccoli. Difetti, o buchi di materiale, forniscono la chiave per sbloccare la capacità di archiviazione della memoria ad alta densità.
“Quando un singolo atomo di metallo aggiuntivo entra in quel buco su nanoscala e lo riempie, conferisce parte della sua conduttività al materiale, e questo porta a un cambiamento o effetto memoria”, ha detto Deji Akinwande , professore presso il Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica.
Sebbene abbiano utilizzato il disolfuro di molibdeno – noto anche come MoS 2 – come nanomateriale primario nel loro studio, i ricercatori pensano che la scoperta potrebbe applicarsi a centinaia di materiali atomicamente sottili correlati.
Potenza e convenienza sono fondamentali per la corsa alla realizzazione di chip e componenti più piccoli. Puoi realizzare computer e telefoni più compatti con processori più piccoli. Tuttavia, il restringimento dei trucioli riduce anche il loro fabbisogno energetico e aumenta la capacità, il che implica dispositivi più veloci e intelligenti che utilizzano meno energia per funzionare.
“I risultati ottenuti in questo lavoro aprono la strada allo sviluppo di applicazioni di futura generazione che sono di interesse per il Dipartimento della Difesa, come l’archiviazione ultra-densa, sistemi di calcolo neuromorfico, sistemi di comunicazione a radiofrequenza e altro”, ha detto Pani Varanasi, programma responsabile dell’ufficio di ricerca dell’esercito americano, che ha finanziato la ricerca.
Il dispositivo originale era all’epoca il più sottile dispositivo di memorizzazione mai registrato, con un singolo strato atomico di spessore, soprannominato “atomristor” dal team di ricerca. Ridurre un dispositivo di memoria, tuttavia, non significa solo renderlo più sottile, ma anche creare un’area di sezione trasversale più piccola per esso.
“Il Santo Graal scientifico per il ridimensionamento sta scendendo a un livello in cui un singolo atomo controlla la funzione di memoria, e questo è ciò che abbiamo ottenuto nel nuovo studio”, ha detto Akinwande.
Il dispositivo di Akinwande rientra nella categoria dei memoristor, un’area popolare di ricerca sulla memoria focalizzata sui componenti elettrici con la capacità di alterare la resistenza tra i suoi due terminali senza la necessità di un terzo terminale al centro noto come gate. Ciò significa che possono essere più piccoli e vantare una maggiore capacità di archiviazione rispetto ai dispositivi di memoria odierni.
Questa versione del memristor, sviluppata presso l’Oak Ridge National Laboratory utilizzando strutture avanzate, promette una capacità di circa 25 terabit per centimetro quadrato. Rispetto ai dispositivi di memoria flash disponibili in commercio, si tratta di una densità di memoria 100 volte maggiore per strato.