Une équipe de chercheurs de l'Institut de technologie de Tokyo a acquis une connaissance sans précédent du fonctionnement interne d'un commutateur atomique. En étudiant la composition du minuscule « pont » métallique qui se forme à l'intérieur du commutateur, leurs découvertes peuvent stimuler la conception de commutateurs atomiques avec des performances améliorées.

Les commutateurs atomiques sont salués comme le plus petit des commutateurs électrochimiques, et ils pourraient changer le visage de la technologie de l'information. En raison de leurs dimensions nanométriques et de leur faible consommation d'énergie, ils sont prometteurs pour une intégration dans des circuits de nouvelle génération qui pourraient stimuler le développement d'appareils d'intelligence artificielle (IA) et d'Internet des objets (IoT).

Bien que diverses conceptions aient vu le jour, une question intrigante concerne la nature du filament métallique, ou pont, c'est la clé du fonctionnement de l'interrupteur. Le pont se forme à l'intérieur d'une couche de sulfure métallique prise en sandwich entre deux électrodes, et est contrôlé en appliquant une tension qui induit une réaction électrochimique. La formation et l'annihilation de ce pont déterminent si le commutateur est activé ou désactivé.

Maintenant, un groupe de recherche comprenant Akira Aiba et Manabu Kiguchi et des collègues du département de chimie de l'Institut de technologie de Tokyo a trouvé un moyen utile d'examiner précisément de quoi le pont est composé.

En refroidissant suffisamment le commutateur atomique pour pouvoir étudier le pont à l'aide d'une technique de mesure à basse température appelée spectroscopie de contact point (PCS), leur étude a révélé que le pont est composé d'atomes métalliques provenant à la fois de l'électrode et de la couche de sulfure métallique. Cette découverte surprenante contredit l'idée dominante selon laquelle le pont dérive de l'électrode uniquement, explique Kiguchi.

L'équipe a comparé des commutateurs atomiques avec différentes combinaisons d'électrodes (Pt et Ag, ou Pt et Cu) et des couches de sulfures métalliques (Cu 2 S et Ag 2 S). Dans les deux cas, ils ont constaté que le pont est principalement composé d'Ag.

La raison de la prédominance de l'Ag dans le pont est probablement due à « la plus grande mobilité des ions Ag par rapport aux ions Cu, " disent les chercheurs dans leur article publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Ils concluent qu'« il serait préférable d'utiliser des métaux à faible mobilité » pour concevoir des commutateurs atomiques à plus grande stabilité.

Il reste beaucoup à explorer dans l'avancement des technologies de commutation atomique, et l'équipe continue de rechercher quelle combinaison d'éléments serait la plus efficace pour améliorer les performances.