Memristorer är en ny klass av elektriska kretsar - och de kan avsluta kiseleran och förändra elektroniken för alltid. Sedan HP först utvecklade en fungerande prototyp med en titandioxidfilm 2008, ingenjörer har försökt att fullända modellen.

Nu, forskare vid Michigan Technological University har gjort en idealisk memristor baserad på nanoskivor av molybdendisulfid. Yun Hang Hu, Charles och Carroll McArthur professor i materialvetenskap och teknik, ledde forskningen, som publicerades i Nanobokstäver nu i januari.

Bortom binär kod

Transistorer baserade på kisel, som är huvudkomponenten i datorchips, arbeta med ett flöde av elektroner. Om flödet av elektroner avbryts i en transistor, all information går förlorad. Dock, memristorer är elektriska enheter med minne; deras motstånd är beroende av den dynamiska utvecklingen av interna tillståndsvariabler. Med andra ord, memristorer kan komma ihåg mängden laddning som flödade genom materialet och behålla data även när strömmen är avstängd.

"Memristorer kan användas för att skapa supersnabba minneschips med mer data till mindre energiförbrukning", säger Hu.

Dessutom, en transistor är begränsad av binära koder - alla ettor och nollor som kör internet, Candy Crush spel, Fitbits och hemdatorer. I kontrast, memristorer fungerar på ett liknande sätt som en mänsklig hjärna med flera nivåer, faktiskt varje tal mellan noll och ett. Memristors kommer att leda till en revolution för datorer och ge en chans att skapa människoliknande artificiell intelligens.

"Till skillnad från ett elektriskt motstånd som har ett fast motstånd, en memristor har ett spänningsberoende motstånd." Hu förklarar, tillägger att ett materials elektriska egenskaper är nyckeln. "Ett memristormaterial måste ha en resistans som kan ändras reversibelt med spänning."

Hans forskning visade att nanoskivor av molybdendisulfid är lovande för memristorer. Materialets framgång beror på tekniska atomstrukturer.

En idealisk memristor är symmetrisk. Förhållandet mellan ström och spänning är jämnt, rundade och lika i båda kvadranter. I verkligheten, memristorer uppvisar vanligtvis skeva ström-spänningsegenskaper. Dock, Hus molybdendisulfid memristor visar den ideala symmetrin. Detta kommer att göra materialet mer förutsägbart och konsekvent eftersom det är utvecklat för användning inom elektronik.

För att få denna symmetri, Hu och hans forskargrupp började med molybdendisulfid i bulk, även känt som mineralet molybdenit som används som industriellt smörjmedel. De manipulerade sedan atomen, strukturella arrangemang, kallas olika kristallfaser. Bulkmaterialet med en 2H-fas fungerar bra som ett vanligt motstånd, och för att göra det till en memristor, teamet skalade tillbaka de molekylära lagren. Denna exfolieringsprocess skapar molybdendisulfid nanoark med 1T-fas. Nanoskivorna med 1T-fas uppvisar en reversibel förändring i resistans i förhållande till spänning - nödvändigt för en memristor. Forskarna spred slutligen nanosheets på de två sidorna av en silverfolie för att bilda en symmetrisk memristor.

"Detta material är i början av denna applikation, " säger Hu, och tillägger att nya material och bättre memristorer radikalt kan förändra hur datorer är byggda. Det börjar med mindre och snabbare datorchips, men så gör han en gest runt sitt kontor. "Dessa memristormaterial kommer att vara mycket mångsidiga, och en dag, den här vita tavlan och den kaffekoppen kan vara datorer."

Och att ha ett symmetriskt memristormaterial för oss närmare den dagen.