Memristors:Computersynapse analyseret i nanoskalaen

(PhysOrg.com) - Forskere ved Hewlett Packard og University of California, Santa Barbara, har analyseret i hidtil uset detalje de fysiske og kemiske egenskaber ved en elektronisk enhed, som computeringeniører håber vil transformere computing.

Memristors, kort for hukommelsesmodstande, er et nyligt forstået kredsløbselement for udviklingen af ​​elektronik og har inspireret eksperter til at søge måder at efterligne adfærden for vores egen hjerneaktivitet inde i en computer.

Forskning, offentliggjort i dag, Mandag, 16. maj, i IOP Publishing's Nanoteknologi , forklarer, hvordan forskerne har brugt meget fokuserede røntgenstråler til at kortlægge nanoskalaens fysiske og kemiske egenskaber ved disse elektroniske enheder.

Det er tænkt memristors, med evnen til at 'huske' den samlede elektroniske ladning, der passerer gennem dem, vil have størst fordel, når de kan fungere som synapser inden for elektroniske kredsløb, efterligner det komplekse netværk af neuroner, der er til stede i hjernen, muliggøre vores egen evne til at opfatte, tænk og husk.

Efterligning af biologiske synapser - forbindelserne mellem to neuroner, hvor information overføres i vores hjerner - kan føre til en lang række nye anvendelser, herunder semi-autonome robotter, hvis komplekse netværk af neuroner kan gengives i et kunstigt system.

For at memristors enorme potentiale kan udnyttes, forskere skal først forstå de fysiske processer, der sker i memristorerne i meget lille skala.

Memristors har en meget enkel struktur - ofte bare en tynd film lavet af titandioxid mellem to metalelektroder - og er blevet grundigt undersøgt med hensyn til deres elektriske egenskaber.

For første gang, forskere har været i stand til ikke-destruktivt at studere de fysiske egenskaber ved memristors, hvilket giver mulighed for en mere detaljeret indsigt i kemi og strukturændringer, der opstår, når enheden er i drift.

Forskerne var i stand til at studere den nøjagtige kanal, hvor modstandsskiftet mellem memristorer sker ved hjælp af en kombination af teknikker.

De brugte meget fokuserede røntgenstråler til at lokalisere og forestille den cirka hundrede nanometer brede kanal, hvor modstandsskiftet finder sted, som derefter kunne fodres ind i en matematisk model af, hvordan memristoren varmer op.

John Paul Strachan fra nanoElectronics Research Group, Hewlett-Packard Labs, Californien, sagde:"En af de største forhindringer ved brug af disse enheder er at forstå, hvordan de fungerer:det mikroskopiske billede for, hvordan de gennemgår en så enorm og reversibel ændring i modstand.

"Vi har nu et direkte billede af den termiske profil, der er stærkt lokaliseret omkring denne kanal under elektrisk drift, og vil sandsynligvis spille en stor rolle i at fremskynde fysikken, der driver den memristive adfærd. "

Denne forskning fremstår som en del af et specialnummer om ikke-flygtig hukommelse baseret på nanostrukturer.