nedelja, 04. maj 2008

Memristor


Memristor je t.i. četrti (missing) osnovni element električnih vezij. Sedaj naj bi torej poleg upora,kondenzatorja in tuljave upoštevali še en element: memristor.
Teoretično naj bi bil znan že kar dolgo, o njem je pisal že leta 1971 profesor univerze Berkley (ZDA) Leon Chua. Ideja je v povezavi štirih osnovnih veličin v elektriki: električnega toka, napetosti, naboja in magnetnega pretoka (fluksa). Osnovne zveze so prikazane na sliki. Upor podaja zvezo med napetostjo in tokom , kondenzator zvezo med nabojem in napetostjo, tuljava zvezo med magnetnim pretokom in tokom in memristor doslej nez(az)nano povezavo med magnetnim pretokom in nabojem. Najbolj zanimiva lastnost memristorja naj bi bila ta, da ima lastnosti memoriranja (od tod tudi ime), da je torej odziv tega elemeta odvisen od predhodnega odziva.Teoretično naj bi deloval torej podobno kot upor vendar s to razliko, da bi bila vrednost upornosti odvisna od predhodnega stanja tega elementa. Chua je tak element uspel zgraditi iz osnovnih gradnikov vezij, uporov, kondenzatorjev, tuljav, ki pa jim je moral dodati tudi aktivne elemente - tranzistorje. Sedaj je uspelo raziskovalcem pri HPju (Hewlet-Packard) najti element, ki izkazuje točno take lastnosti, le, da je za to potreben en sam material in še ta nanometrske velikosti.
Izkazalo se je, da ima take lastnosti material iz titanovega dioksida. Ta je tudi polprevoden, tako kot silicij, iz katerega je večina polprevodniških elementov (čipov). V osnovnem stanju je TiO2 neprevoden in postane prevoden z dopiranjem (vnašanjem drugih atomov). In še več, ob dovolj velikem električnem polju postanejo atomi dopantov mobilni in se premaknejo v smeri polja.Na ta način pridobijo lastnost memoriranja, saj je njihova prevodnost na določenem mestu odvisna od predhodne vzpostavitve električnega polja. V osnovi so pri HPju raziskovali lastnosti TiO2, ki deluje kot detektor kisika: prisotnost kisikovih atomov poveča prevodnost TiO2, kar se odraža v spremenjenih električnih lastnostih. Bolj podrobna analiza pa pokaže, da obstaja določena histereza, ki je ključnega pomena za delovanje memristorja.

Aplikacije so seveda na vidiku: ena najvidnejših seveda spominske celice. In to ne le "navadne" računalniške pač pa v obliki pravih nevronskih mrež, saj naj bi memristor deloval podobno kot naše možganske celice s sinapsami: ko je dosežen določen prag se signal sproži. Podoben prag je mogoče nastavljati in dosegati z memristorji.
Pustimo se presenečati.


Image: An atomic force microscope image of a simple circuit with 17 memristors lined up in a row. Each memristor has a bottom wire that contacts one side of the device and a top wire that contacts the opposite side. The devices act as 'memory resistors', with the resistance of each device depending on the amount of charge that has moved through each one. The wires in this image are 50 nm wide, or about 150 atoms in total width. Image courtesy of J. J. Yang, HP Labs.

VEČ:
http://blog.wired.com/gadgets/2008/04/scientists-prov.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Memristor
http://www.eetimes.com/news/latest/showArticle.jhtml?articleID=207403521&pgno=1
http://www.hp.com/hpinfo/newsroom/press/2008/080430a.html