В епоху великих даних і розвиненого ШІ традиційні методи зберігання даних стають недостатніми. Щоб задовольнити потребу в енергоефективних рішеннях для зберігання даних великої ємності, розробка технологій наступного покоління має вирішальне значення.

Серед них — резистивна пам’ять з довільним доступом (Resistive random-access memory, також оперативна пам’ять), яка покладається на зміну рівня опору для зберігання даних. Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Angewandte Chemie, детально описує роботу дослідницької групи, яка вперше розробила метод створення супрамолекулярних мемристорів, одного з ключових компонентів у побудові нано-RRAM.

Розуміння мемристорів у нано-RRAM

Мемристор (скорочення від пам’ять-резистор) змінює свій опір в залежності від прикладеної напруги. Однак створення мемристора на молекулярному рівні — величезний виклик. Хоча перемикання опору можна досягти за допомогою окислювально-відновних реакцій, а заряджені стани молекул можна легко стабілізувати за допомогою протиіонів у розчині, такої стабілізації дуже важко досягти у твердотільних переходах, необхідних для мемристора.

Команда під керівництвом Юань Лі з Університету Цінхуа в Пекіні, Китай, вирішила застосувати надмолекулярний підхід. Він базується на катенані, який є бістабільним, тобто стабільним як в окисленій, так і у відновленій формі, і може існувати в позитивному, негативному або незарядженому стані. Катенан — це система з двох великих молекулярних кілець, які з’єднані між собою як дві ланки ланцюга, але не мають хімічного зв’язку.

Побудова мемристора

Щоб створити мемристор, команда наносить катенан на золотий електрод, покритий сірковмісною сполукою, де він зв’язується за допомогою електростатичної взаємодії. Зверху на нього наносять другий електрод, виготовлений зі сплаву галію та індію, вкритий оксидом галію. Катенан утворює самозбірний моношар пласких молекул між двома електродами. Цей ансамбль, позначений як AuTS-S-(CH2)3-SO3-Na+//катенан//Ga2O3/EGaIn, утворює мемристор.

Як це потрібно для RRAM, ці нові супрамолекулярні мемристори можуть перемикатися між станом високого опору (вимкненим) і станом низького опору (увімкненим) в залежності від прикладеної напруги. Ці перемикачі молекулярного опору витримують щонайменше 1000 циклів стирання-зчитування (ON)-запис-зчитування (OFF)-циклів. Перемикання між увімкненням і вимкненням відбувається значно менше, ніж за одну мілісекунду, що можна порівняти з комерційними неорганічними мемристорами.

Молекулярні перемикачі «запам’ятовують» встановлений стан — увімкнений або вимкнений — на кілька хвилин. Це робить їх дуже перспективною відправною точкою для створення ефективних молекулярних мемристорів з енергонезалежною пам’яттю. Крім того, вони функціонують як діоди або випрямлячі, що робить їх цікавими компонентами для розробки молекулярних нано-RRAMs.

Источник: psm7.com