Ученые разработали новую технологию для увеличения оперативной памяти
Ученые разработали инновационные супрамолекулярные мемристоры для нано-RRAM, демонстрирующие быстрое переключение сопротивления и возможности энергонезависимого хранения данных. Этот прорыв прокладывает путь к передовым технологиям хранения информации, знаменуя собой значительный шаг в удовлетворении потребностей эпохи больших данных и искусственного интеллекта
Ученые разработали новую технологию для увеличения оперативной памяти Фото: freepik.com
В эпоху больших данных и развитого ИИ традиционные методы хранения данных становятся недостаточными. Чтобы удовлетворить потребность в энергоэффективных решениях для хранения данных большой емкости, разработка технологий следующего поколения имеет решающее значение.
Среди них — резистивная память с произвольным доступом (Resistive random-access memory, также оперативная память), которая полагается на изменение уровня сопротивления для хранения данных. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Angewandte Chemie, подробно описывает работу исследовательской группы, которая впервые разработала метод создания супрамолекулярных мемристоров, одного из ключевых компонентов в построении нано-RRAM.
Понимание мемристоров в нано-RRAM
Мемристор (сокращение от память-резистор) изменяет свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения. Однако создание мемристоров на молекулярном уровне — огромная проблема. Хотя переключение сопротивления можно достичь с помощью окислительно-восстановительных реакций, а заряженные состояния молекул можно легко стабилизировать с помощью противоионов в растворе, такой стабилизации очень трудно достичь в твердотельных переходах, необходимых для мемристора.
Команда под руководством Юань Ли из Университета Цинхуа в Пекине, Китай, решила применить сверхмолекулярный подход. Он базируется на катенане, который является бистабильным, то есть стабильным как в окисленной, так и в восстановленной форме, и может существовать в положительном, отрицательном или незаряженном состоянии. Катенан — это система из двух больших молекулярных колец, которые соединены между собой как два звена цепи, но не имеют химической связи.
Построение мемристора
Чтобы создать мемристор, команда наносит катенан на золотой электрод, покрытый серосодержащим соединением, где он связывается с помощью электростатического взаимодействия. Сверху на него наносят второй электрод, изготовленный из сплава галлия и индия, покрытый оксидом галлия. Катенан образует самосборный монослой плоских молекул между двумя электродами. Этот ансамбль, обозначенный как AuTS-S-(CH2)3-SO3-Na+//катенан//Ga2O3/EGaIn, образует мемристор.
Как это требуется для RRAM, эти новые супрамолекулярные мемристоры могут переключаться между состоянием высокого сопротивления (выключенным) и состоянием низкого сопротивления (включенным) в зависимости от приложенного напряжения. Эти переключатели молекулярного сопротивления выдерживают не менее 1000 циклов стирания-считывания (ON)-запись-считывание (OFF)-циклов. Переключение между включением и выключением происходит значительно меньше, чем за одну миллисекунду, что сопоставимо с коммерческими неорганическими мемристорами.
Молекулярные переключатели «запоминают» установленное состояние — включенное или выключенное — на несколько минут. Это делает их очень перспективной отправной точкой для создания эффективных молекулярных мемристоров с энергонезависимой памятью. Кроме того, они функционируют как диоды или выпрямители, что делает их интересными компонентами для разработки молекулярных нано-RRAMs.
