La più piccola unità di memoria atomica del mondo

Gli ingegneri dell'Università del Texas ad Austin hanno creato il dispositivo di memoria più piccolo mai realizzato.

Chip più veloci, più piccoli, più intelligenti e più efficienti dal punto di vista energetico per ogni impiego, dall'elettronica di consumo ai big data all'elaborazione ispirata al cervello potrebbero presto essere disponibili dopo che gli ingegneri dell'Università del Texas ad Austin hanno creato il dispositivo di memoria più piccolo mai realizzato. E nel processo, hanno capito la dinamica fisica che sblocca capacità di archiviazione di memoria densa per questi piccoli dispositivi.

La ricerca pubblicata di recente su Nature Nanotechnology (1) si basa su una scoperta di due anni fa, quando i ricercatori hanno creato quello che allora era il dispositivo di memorizzazione più sottile. In questo nuovo lavoro, i ricercatori hanno ridotto ulteriormente le dimensioni, riducendo l'area della sezione trasversale fino a un solo nanometro quadrato.

Ottenere un controllo sulla fisica che racchiude capacità di archiviazione di memoria densa in questi dispositivi ha permesso di renderli molto più piccoli. I difetti, o buchi nel materiale, forniscono la chiave per sbloccare la capacità di archiviazione della memoria ad alta densità.

«Quando un singolo atomo di metallo aggiuntivo entra in quel buco su nanoscala e lo riempie, conferisce parte della sua conduttività al materiale, e questo porta a un cambiamento o effetto memoria», ha detto Deji Akinwande, (2) professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica.

Sebbene abbiano utilizzato il disolfuro di molibdeno - noto anche come MoS2 - come nanomateriale primario nel loro studio, i ricercatori pensano che la scoperta potrebbe applicarsi a centinaia di materiali atomicamente sottili correlati.

La corsa per realizzare chip e componenti più piccoli è tutta una questione di potenza e convenienza. Con processori più piccoli, puoi realizzare computer e telefoni più compatti. Ma ridurre i chip riduce anche la loro richiesta di energia e aumenta la capacità, il che significa dispositivi più veloci e intelligenti che richiedono meno energia per funzionare.

«I risultati ottenuti in questo lavoro aprono la strada allo sviluppo di applicazioni di futura generazione che sono di interesse per il Dipartimento della Difesa, come archiviazione ultra densa, sistemi di calcolo neuromorfico, sistemi di comunicazione a radiofrequenza e altro», ha detto Pani Varanasi, programma manager per l'ufficio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti, che ha finanziato la ricerca.

Il dispositivo originale - soprannominato atomristor dal gruppo di ricerca - era all'epoca il più sottile dispositivo di memorizzazione mai registrato, con un singolo strato atomico di spessore. Ma ridurre un dispositivo di memoria non significa solo renderlo più sottile, ma anche costruirlo con un'area della sezione trasversale più piccola.

«Il Santo Graal scientifico per il ridimensionamento sta scendendo a un livello in cui un singolo atomo controlla la funzione di memoria, e questo è ciò che abbiamo ottenuto nel nuovo studio», ha detto il dottor Akinwande.

Il dispositivo del dottor Deji Akinwande rientra nella categoria dei memristor, un'area popolare di ricerca sulla memoria, incentrata sui componenti elettrici con la capacità di modificare la resistenza tra i suoi due terminali senza la necessità di un terzo terminale nel mezzo noto come gate. Ciò significa che possono essere più piccoli dei dispositivi di memoria odierni e vantano una maggiore capacità di archiviazione.

Questa versione del memristor - sviluppata utilizzando le strutture avanzate dell'Oak Ridge National Laboratory - promette una capacità di circa 25 terabit per centimetro quadrato. Si tratta di una densità di memoria 100 volte superiore per livello rispetto ai dispositivi di memoria flash disponibili in commercio.

Riferimenti:

(1) Observation of single-defect memristor in an MoS2 atomic sheet

(2) Deji Akinwande

Descrizione foto: La commutazione resistiva non volatile, nota anche come effetto memristor, in cui un campo elettrico commuta gli stati di resistenza di un dispositivo a due terminali, è emersa come un concetto importante nello sviluppo di sistemi di archiviazione, elaborazione e riconfigurazione di informazioni ad alta densità. - Credit: Cockrell School of Engineering, The University of Texas at Austin.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: World’s Smallest Atom-Memory Unit Created