Vědci z USC vyvinuli paměťový čip (memristor), který funguje při teplotách až 700 °C.
vytvořeno v Dall-e/prompt Hrot24.cz
Nový čip pracuje i při teplotě 700 °C. Technologie, která může přežít podmínky Venuše
Elektronika má svůj teplotní strop. Přibližně při 200 stupních Celsia přestává fungovat – a je jedno, jestli jde o smartphone, palubní počítač v autě nebo satelit na oběžné dráze. Tento limit desítky let definoval hranice technologií, zejména tam, kde teploty rostou do extrémů. Nyní se ale zdá, že se tato hranice začíná bortit.
msk
Tým vědců z University of Southern California představil nový typ paměťového zařízení, které spolehlivě pracuje při 700 stupních Celsia – teplotě vyšší, než jakou má povrch Venuše, planety známé tím, že zničila všechny dosavadní sondy během několika hodin po přistání.
Výsledky publikované v časopise Science popisují zařízení, které při testování nevykazovalo známky selhání – a to ani na horní hranici možností laboratorního vybavení. „Můžete tomu říkat revoluce, jde o nejlepší vysokoteplotní paměť, jaká kdy byla předvedena,“ říká vedoucí výzkumu profesor Joshua Yang. Právě jeho tým stojí za vývojem komponentu zvaného memristor, nanoskopického prvku, který dokáže současně uchovávat data i provádět výpočty. Konstrukčně připomíná sendvič: dvě elektrody obklopují tenkou keramickou vrstvu, v tomto případě tvořenou oxidem hafnia, doplněnou o wolfram a grafen.
Materiály, které mění pravidla hry
Klíčem k odolnosti je kombinace materiálů, které samy o sobě zvládají extrémní podmínky. Wolfram má nejvyšší bod tání ze všech prvků, keramika z oxidu hafnia je stabilní při vysokých teplotách a grafen – atomárně tenká vrstva uhlíku – přináší zásadní vlastnost, která celý systém chrání před selháním. V běžných zařízeních totiž při vysokých teplotách dochází k postupnému pohybu kovových atomů skrze izolační vrstvu. Ty nakonec propojí elektrody a způsobí zkrat, který zařízení trvale zničí.
Grafen však tento proces zastavuje. Jak vysvětluje Yang, jeho interakce s wolframem na atomární úrovni připomíná vztah oleje a vody. Atomy wolframu, které se snaží proniknout ke grafenové vrstvě, se jednoduše „neuchytí“. Bez pevného spojení nemůže dojít ke zkratu – a tedy ani k selhání. Tento mechanismus vědci detailně analyzovali pomocí pokročilé elektronové mikroskopie a kvantových simulací, čímž z původně náhodného objevu vytvořili opakovatelný princip.
Náhoda, která může změnit průmysl
Objev přitom nevznikl cíleně. Tým profesora Yanga původně pracoval na zcela jiném typu zařízení, když na tuto konfiguraci narazil. Náhoda ale rychle ustoupila systematickému výzkumu, který ukázal, že jde o potenciálně průlomovou technologii.
Dlouhodobá poptávka po elektronice schopné fungovat nad hranicí 500 stupňů Celsia přitom existuje napříč obory. Vesmírné agentury potřebují zařízení, která přežijí podmínky na Venuši. Geotermální průmysl vyžaduje senzory schopné pracovat hluboko pod zemí, kde okolní horniny dosahují žhavých teplot. Podobně i jaderná a fúzní energetika generují prostředí, v němž běžná elektronika selhává.
Podle Yanga byl právě tento chybějící článek nyní vytvořen. Cesta od laboratorního experimentu k praktickému nasazení bude ještě dlouhá, ale poprvé se zdá, že technologická bariéra, která desítky let brzdila vývoj v extrémních podmínkách, má konkrétní řešení – a jasně viditelný cíl.
