Memrystor z jajek, wstęp do półprzewodników organicznych

Naukowcy z dwóch chińskich uniwersytetów, Uniwerstety Cambridge oraz z Uniwersytetu w Bolton (UK) opracowali bardzo ciekawy memrystor. Do jego budowy wykorzystano wolfram, magnez oraz białka jajek. Memrystory to proste elementy pamięciowe, cechujące się pamięcią nieulotną. Można je też określić mianem oporników z pamięcią. Służyć może do przechowywania pojedynczego bitu informacji. Rezystancja memrystora jest sterowana prądowo. Komponenty te mogą być wykorzystywane do budowy wydajniejszych tranzystorów, albo do modułów pamięci trwałej, których parametry pozwalają budować kości pojemniejsze niż typowe dyski twarde, a przy tym szybkie, jak pamięci DRAM. Naukowcy postanowili sięgnąć po związki organiczne, by sprawdzić czy możliwe będzie zbudowanie memrystora opartego o takie materiały, jak również to jakimi parametrami taki memrystor będzie się cechował. Zalet takiego rozwiązania ma być sporo. Mogą być chętniej wykorzystywane w aplikacjach biomedycznych z racji swojej degradowalności (ale o tym później). Inną zaletą ma być prostszy sposób produkcji, co skutkuje nie tylko mniejszymi kosztami, ale również mniejszym zapotrzebowaniem na energię, potrzebną do produkcji tego typu komponentów. Co więcej, powstałe odpady, będą mogły być łatwiej zutylizowane, jak podają twórcy. Minusem rozwiązań organicznych jest zwykle ich wydajność. Jest ona mniejsza niż w przypadku komponentów, opartych w całości na związkach nieorganicznych. Białka jajek służą jako dielektryk w nowych memrystorach. Stworzono z nich cienkie, niewielkie warstwy. Z obu stron tych warstw stworzono elektrody z magnezu i wolframu. Elektrody ustawione są prostopadle do siebie, w konfiguracji 4 x 4. Naukowcom udało się odkryć, że białka jajek wykazują zachowanie bipolarnego przełączania rezystancyjnego. Napięcie zmian wynosić ma około 1 V. Zmiany rezystancji wynosić mają od 100:1 do nawet 10000:1. To znacznie więcej niż w przypadku innych materiałów organicznych, wykorzystywanych jako elementy pamięciowe w memrystorach. Czas retencji wynosić ma kilka godzin (10^4 sekundy), bez oznak pogorszenia stanu. Naukowcy wierzą, że zasada działania tego memrystora opiera się na tworzeniu lub niszczeniu włókiem metalowych w samym białku. To z kolei wpływa na zmianę rezystancji. W suchych warunkach, memrystor był w stanie pracować ponad trzy miesiące, bez utraty swoich parametrów. Jednak po wystawieniu elektrod, jak i samego dieletryka (białka), na działanie wody, całość rozpuściła się w przeciągu 10 godzin (pojedyncza komórka pamięciowa). Pozostałe elementy tak stworzonego scalaka przestały funkcjonować po 3 dniach (72 godzinach). Ta cecha może być przydatna w wielu zastosowaniach, wliczając w to wspomniane zastosowania biomedyczne. Odkrycie to i opisana technologia może dać początek nowym komponentom elektronicznym. Niepotrzebny czujnik biomedyczny mógłby się rozpuścić, nie powodując zagrożenia dla organizmu. Innymi zastosowaniami dla nowej technologii mają być aplikacje IoT, jak podają twórcy. © Xingli He et al/Phys.org