Počítačová paměť by mohla odolávat vysokým teplotám ve fúzních reaktorech, tryskových motorech, geotermálních vrtech nebo na horkých planetách.
Na rozdíl od běžných pamětí na bázi křemíku dokáže nové zařízení ukládat a přepisovat informace při teplotách i nad 600 °C – vyšších než povrch Venuše nebo teplota tání olova. Zařízení vyvinuli na University of Michigan a Sandia National Laboratory a jeho Kkapacita by mohla dosáhnout megabajty a až gigabajty dat.
Základní „aktivní“ látkou je v tomto případě oxid tantalu. Jednotku informace nenesou elektrony, ale pohyb záporně nabitých atomů kyslíku v oxidu. Na rozdíl od elektronů v atomové mřížce křemíku je chování záporně nabitých atomů kyslíku stabilní i při vyšší teplotě.
Zařízení má mimochodem tu zajímavou (tedy i nepohodlnou) vlastnost, že naopak při teplotě pod 500 °C se data dají pouze číst, nikoliv zapisovat. Takže tam, kde by extrémní teploty samy o sobě nepanovaly po celou dobu provozu, by asi bylo třeba systém vybavit dodatečným ohříváním.
Záporně nabité atomy kyslíku se pohybují mezi dvěma vrstvami v paměti – polovodičem (oxidem tantalu) a kovovým tantalem – přes pevný elektrolyt, který funguje jako bariéra a brání ostatním nabitým částicím v pohybu mezi vrstvami. Kyslíkové ionty jsou vedeny sérií tří platinových elektrod; ty řídí, zda je kyslík vtahován do oxidu tantalu, nebo z něj vytlačován. Mechanismus je tedy podobný tomu, jak se nabíjí a vybíjí baterie; místo ukládání energie se však elektrochemický proces používá k ukládání informací.
Jakmile atomy kyslíku opustí vrstvu oxidu tantalu, zůstane po nich malá oblast kovového tantalu. Současně vrstva oxidu tantalu podobně uzavře vrstvu kovového tantalu na opačné straně bariéry. Vrstvy tantalu a oxidu tantalu se nemísí, takže se tyto nové vrstvy nevrátí do původního stavu, dokud se nepřepne napětí.
V závislosti na obsahu kyslíku v oxidu tantalu se materiál může chovat buď jako izolant, nebo jako vodič – což umožňuje přepínat mezi dvěma různými stavy, které nesou informaci.
Jingxian Li et al, Nonvolatile electrochemical memory at 600°C enabled by composition phase separation, Device (2024). DOI: 10.1016/j.device.2024.100623
Zdroj: University of Michigan / TechXplore.com, přeloženo / zkráceno
