Оңтүстік Калифорния университеті ғалымдары жоғары температураға төзімді жаңа буындағы жад құрылғысын әзірледі. Мемристор технологиясына негізделген бұл құрылғы 700°C-қа дейінгі экстремалды жағдайда да тұрақты жұмыс істей алады. Ал бұл қайнап жатқан жанартау лавасының температурасына тең. 

Бұл жаңалық Венераға арналған ғарыш миссияларында, терең бұрғылау жұмыстарында және ядролық реакторларды басқару жүйелерінде қолданылатын борттық компьютерлерді жасауға жол ашады. Ал жұмыс нәтижесі Science журналында жарияланды. 

Мемристор деген не?

Мемристор – электр тізбегіндегі төртінші негізгі элемент (резистор, конденсатор және индуктивтік катушка сияқты). Оның басты ерекшелігі – өзінен өткен электр зарядына байланысты кедергісін өзгертіп, сол күйін қуат көзі өшірілгеннен кейін де сақтай алады. Бұл дегеніміз – ол ақпаратты «есте сақтайды» деген сөз.

Әдетте жоғары температура кезінде зарядтардың ретсіз қозғалысы жадтағы деректерді жойып жібереді. Алайда бұл мәселеге ғалымдар графеннің көмегімен тосқауыл қоюға болатынын дәлелдеді.

700 градусқа төтеп берген чип

Қазіргі кремнийге негізделген электроника көбіне 200°C-тан жоғары температурада жұмыс істей алмайды. Ал жаңа құрылғы бұл шекті бірнеше есе арттырып отыр.

Зерттеуді профессор Джошуа Янг бастаған топ жүргізген. Олар жасаған наноөлшемді компонент:

• 700°C температурада тұрақты жұмыс істеген;
• деректерді 50 сағат бойы сақтаған;

1 миллиардтан астам ауысу циклін еңсерген.

Тіпті зертханадағы сынақ құрылғылары шектелсе де, чиптің мүмкіндігі жұмысты одан әрі жалғасуға дайын болған.

Құрылғының құрылымы үш қабаттан тұрады:

• жоғары қабат – балқу температурасы ең жоғары металдардың бірі вольфрам;
• ортаңғы қабат – гафний оксиді;
• төменгі қабат – графен.

Ғалымдардың айтуынша, бұл – жоғары температураға төзімді жад технологиясындағы үлкен серпіліс.

Мұны революция деуге болады. Бұл – ең жоғары температураға төтеп берген үздік жад құрылғысы, – дейді Джошуа Янг.

Графеннің рөлі қандай?

Кәдімгі микросхемалар жоғары температурада істен шығады, себебі металл атомдары орын ауыстырып, құрылым ішінде қысқа тұйықталу тудырады.

Ал жаңа құрылғыда қолданылған графен бұл процестің алдын алады. Бір атом қалыңдығындағы көміртек қабаты:

• вольфрам атомдарының өзіне «бекінуіне» мүмкіндік бермейді;
• нәтижесінде өткізгіш көпірлер түзілмейді;
• құрылғының бұзылуына жол берілмейді.

Бұл шешім бастапқыда кездейсоқ табылғанымен, кейін кванттық модельдеу мен электрондық микроскопия арқылы дәлелденген.

Болашақтағы мүмкіндіктер

Жаңа технология тек деректерді сақтау үшін ғана емес, сонымен қатар:

• энергия үнемдейтін есептеу жүйелерінде;
• жасанды интеллектке арналған нейроморфтық чиптерде кеңінен қолданылуы мүмкін.

Бұл жаңалық электрониканың мүмкіндігін жаңа деңгейге көтеріп, бұрын қолжетімсіз болған экстремалды ортада жұмыс істейтін интеллектуалды жүйелерді жасауға нақты жол ашып отыр.