Elektronika v mobilech, autech i satelitech má jednu společnou slabinu: citlivost na teplo. Překročte zhruba 200 °C a čipy přestanou fungovat nebo se zničí. Tým inženýrů z Univerzity Jižní Kalifornie tento limit překročil a ještě zajímavější je, jak na to přišel: čirou náhodou.
Náhodný objev v laboratoři
Tým profesora Joshuy Yanga na USC pracoval na zcela jiném projektu, když experiment nevyšel podle plánu – a ukázal něco nečekaného. Výsledkem byl memristor, nanoskopická součástka schopná zároveň ukládat data i provádět výpočty, s dosud nevídanou odolností vůči teplu. Výzkum byl publikován v časopise Science.
Sendvič ze tří materiálů
Konstrukční řešení je překvapivě elegantní. Horní vrstva je wolfram, což je prvek s nejvyšším bodem tání ze všech kovů. Střední vrstva je oxid hafničitý, keramický izolant. Spodní vrstva je grafen, uhlíková vrstva o tloušťce jediného atomu. Ten hraje klíčovou roli: brání wolframovým atomům v migraci skrz izolant, která by jinak součástku zkratovala a zničila.
Při testování zařízení udrželo data po více než 50 hodin při 700 °C, zvládlo přes miliardu přepínacích cyklů a pracovalo na pouhých 1,5 voltu. Horní hranice odolnosti nebyla zatím nalezena – testy ukončilo samotné měřicí zařízení, které vyšší teploty nezvládlo.
Mohlo by vás zajímat
Od Venuše po umělou inteligenci
Praktické využití je zřejmé. Vesmírné agentury hledají elektroniku schopnou fungovat nad 500 °C – přibližně tolik panuje na povrchu Venuše, kde každá dosavadní sonda přestala fungovat během hodin. Uplatnění by našla i v geotermálních vrtech nebo jaderných reaktorech.
Memristory jsou navíc přirozeně vhodné pro výpočty umělé inteligence. „Více než 92 % výpočtů v AI systémech, jako je ChatGPT, tvoří maticové násobení,“ vysvětluje profesor Yang. Memristory tuto operaci provádějí nativně pomocí fyzikálních vlastností při průchodu proudu – tedy řádově rychleji a s výrazně nižší spotřebou než běžné procesory. Yang již spoluzaložil startup TetraMem, který tuto technologii komercializuje.
Do hotového produktu je ještě daleko. Kromě paměti jsou potřeba i vysokoteplotní logické obvody. Dva ze tří použitých materiálů jsou ale už dnes standardem v polovodičových továrnách, a grafen mají na svých vývojových plánech TSMC i Samsung.
Zdroj: Science, Yahoo, Graphene Info, Tech Explore, Techspot
5 foto
