Ju fler föremål vi gör "smarta, "från klockor till hela byggnader, desto större behov för dessa enheter att lagra och hämta enorma mängder data snabbt utan att förbruka för mycket ström.

Miljontals nya minnesceller kan vara en del av ett datorchip och ge den hastighet och energibesparingar, tack vare upptäckten av en tidigare oobserverad funktionalitet i ett material som kallas molybdenditellurid.

Det tvådimensionella materialet staplas i flera lager för att bygga en minnescell. Forskare vid Purdue University konstruerade denna enhet i samarbete med National Institute of Standards and Technology (NIST) och Theiss Research Inc. Deras arbete visas i ett förhandsutgåva online av Naturmaterial .

Chiptillverkare har länge efterlyst bättre minnestekniker för att möjliggöra ett växande nätverk av smarta enheter. En av dessa nästa generations möjligheter är resistivt direktminne, eller RRAM för kort.

I RRAM, en elektrisk ström drivs vanligtvis genom en minnescell som består av staplade material, skapar en förändring i motstånd som registrerar data som 0:or och 1:or i minnet. Sekvensen av 0:or och 1:or bland minnesceller identifierar bitar av information som en dator läser för att utföra en funktion och sedan lagrar i minnet igen.

Ett material skulle behöva vara tillräckligt robust för att lagra och hämta data minst biljoner gånger, men de material som för närvarande används har varit för opålitliga. Så RRAM har ännu inte varit tillgängligt för storskalig användning på datorchips.

Molybdenditellurid skulle potentiellt kunna hålla genom alla dessa cykler.

"Vi har ännu inte utforskat systemtrötthet med detta nya material, men vår förhoppning är att det är både snabbare och mer tillförlitligt än andra tillvägagångssätt på grund av den unika växlingsmekanismen vi har observerat, " Joerg Appenzeller, Purdue Universitys Barry M. och Patricia L. Epstein professor i elektro- och datorteknik och den vetenskapliga chefen för nanoelektronik vid Birck Nanotechnology Center.

Molybdenditellurid gör att ett system kan växla snabbare mellan 0 och 1, potentiellt öka hastigheten för att lagra och hämta information. Detta beror på att när ett elektriskt fält appliceras på cellen, atomer förskjuts ett litet avstånd, resulterar i ett tillstånd av högt motstånd, noteras som 0, eller ett tillstånd med lågt motstånd, noteras som 1, vilket kan ske mycket snabbare än att byta i konventionella RRAM-enheter.

"Eftersom det behövs mindre kraft för att dessa resistiva tillstånd ska förändras, ett batteri kan hålla längre, " sa Appenzeller.

I ett datorchip, varje minnescell skulle vara placerad i skärningspunkten mellan ledningar, bildar en minnesuppsättning som kallas cross-point RRAM.

Appenzellers labb vill utforska att bygga en staplad minnescell som också innehåller de andra huvudkomponenterna i ett datorchip:"logik, "som behandlar data, och "sammankopplar, "ledningar som överför elektriska signaler, genom att använda ett bibliotek av nytt elektroniskt material tillverkat vid NIST.

"Logik och sammankopplingar tar också ur batteri, så fördelen med en helt tvådimensionell arkitektur är mer funktionalitet inom ett litet utrymme och bättre kommunikation mellan minne och logik, " sa Appenzeller.

Två amerikanska patentansökningar har lämnats in för denna teknik via Purdue Office of Technology Commercialization.