p (Phys.org) —As células de memória resistentes (ReRAM) são consideradas uma solução promissora para as futuras gerações de memórias de computador. Eles reduzirão drasticamente o consumo de energia dos sistemas de TI modernos, ao mesmo tempo que aumentam significativamente seu desempenho. Ao contrário dos blocos de construção de unidades de disco rígido convencionais e memórias, essas novas células de memória não são componentes puramente passivos, mas devem ser consideradas baterias minúsculas. Isso foi demonstrado por pesquisadores da Jülich Aachen Research Alliance (JARA), cujas descobertas foram agora publicadas na prestigiosa revista Nature Communications . A nova descoberta revisa radicalmente a teoria atual e abre possibilidades para novas aplicações. O grupo de pesquisa já entrou com um pedido de patente para sua primeira ideia de como melhorar a leitura de dados com o auxílio da tensão da bateria. p A memória de dados convencional funciona com base em elétrons que são movidos e armazenados. Contudo, mesmo para os padrões atômicos, elétrons são extremamente pequenos. É muito difícil controlá-los, por exemplo, por meio de paredes isolantes relativamente grossas, para que as informações não sejam perdidas com o tempo. Isso não limita apenas a densidade de armazenamento, também custa muita energia. Por esta razão, pesquisadores estão trabalhando febrilmente em todo o mundo em componentes nanoeletrônicos que fazem uso de íons, isto é, átomos carregados, para armazenar dados. Os íons são milhares de vezes mais pesados ​​que os elétrons e, portanto, muito mais fáceis de "segurar". Desta maneira, os elementos de armazenamento individuais quase podem ser reduzidos a dimensões atômicas, o que melhora enormemente a densidade de armazenamento.

p Em células de memória de comutação resistiva (ReRAMs), Os íons se comportam na escala nanométrica de maneira semelhante a uma bateria. As células têm dois eletrodos, por exemplo, feito de prata e platina, no qual os íons se dissolvem e, em seguida, precipitam novamente. Isso muda a resistência elétrica, que pode ser explorado para armazenamento de dados. Além disso, os processos de redução e oxidação também têm outro efeito. Eles geram voltagem elétrica. As células ReRAM não são, portanto, sistemas puramente passivos - são também componentes eletroquímicos ativos. Consequentemente, eles podem ser considerados baterias minúsculas cujas propriedades fornecem a chave para a modelagem correta e desenvolvimento de armazenamento de dados futuro.

p Em experimentos complexos, os cientistas da Forschungszentrum Jülich e da RWTH Aachen University determinaram a voltagem da bateria de representantes típicos de células ReRAM e os compararam com valores teóricos. Essa comparação revelou outras propriedades (como resistência iônica) que antes não eram conhecidas nem acessíveis. "Olhando para trás, a presença de uma tensão de bateria em ReRAMs é evidente. Mas durante o processo de revisão de nove meses do artigo agora publicado, tivemos que persuadir muito, uma vez que a tensão da bateria nas células ReRAM pode ter três causas básicas diferentes, e a atribuição da causa correta é tudo menos trivial, "diz a Dra. Ilia Valov, o eletroquímico do grupo de pesquisa do Prof. Rainer Waser.

p A nova descoberta é de importância central, em particular, para a descrição teórica dos componentes da memória. A data, As células ReRAM foram descritas com a ajuda do conceito de memristors - uma palavra-chave composta por "memória" e "resistor". O conceito teórico de memristors remonta a Leon Chua nos anos 1970. Foi aplicado pela primeira vez em células ReRAM pela empresa de TI Hewlett-Packard em 2008. Tem como objetivo o armazenamento permanente de informações alterando a resistência elétrica. A teoria do memristor leva a uma restrição importante. É limitado a componentes passivos. "A voltagem da bateria interna demonstrada de elementos ReRAM viola claramente a construção matemática da teoria do memristor. Essa teoria deve ser expandida para uma teoria totalmente nova - para descrever adequadamente os elementos ReRAM, "diz o Dr. Eike Linn, o especialista em conceitos de circuito no grupo de autores. Isso também coloca o desenvolvimento de todos os chips micro e nanoeletrônicos em uma base completamente nova.

p "As novas descobertas ajudarão a resolver um quebra-cabeça central da pesquisa internacional ReRAM, "diz o Prof. Rainer Waser, porta-voz adjunto do centro de pesquisa colaborativa SFB 917 'Nanoswitches' estabelecido em 2011. Nos últimos anos, esses aspectos intrigantes incluem fenômenos de deriva de longo prazo inexplicáveis ​​ou desvios sistemáticos de parâmetros, que tinha sido atribuído a métodos de fabricação. “À luz deste novo conhecimento, é possível otimizar especificamente o design das células ReRAM, e pode ser possível descobrir novas maneiras de explorar a tensão da bateria das células para aplicações completamente novas, que antes estavam fora do alcance das possibilidades técnicas, "adiciona Waser, cujo grupo colabora há anos com empresas como Intel e Samsung Electronics na área de elementos ReRAM.