Une équipe internationale liée à l'UCF a relevé un défi qui pourrait annoncer une nouvelle ère de l'informatique ultra-haute densité.

Pendant des années, les ingénieurs et les scientifiques du monde entier ont essayé de fabriquer des appareils électroniques plus petits et plus rapides. Mais la puissance nécessaire à la conception d'aujourd'hui a tendance à surchauffer et à griller les circuits. Les circuits sont généralement construits en connectant un interrupteur à diode en série avec un élément mémoire, appelé une diode-une résistance. Mais cette approche nécessite des chutes de tension importantes à travers l'appareil, ce qui se traduit par une puissance élevée, et entrave le rétrécissement des circuits au-delà d'un certain point car deux éléments de circuit séparés sont nécessaires. De nombreuses équipes travaillent à combiner la diode et la résistance en un seul appareil.

Ces commutateurs moléculaires individuels sont d'excellentes options, mais eux aussi se sont limités à remplir une seule fonction et même alors, ils étaient souvent confrontés à des problèmes, notamment des variations de tension électrique instables et des durées de vie limitées.

L'équipe internationale, dirigé par Christian Nijhuis de l'Université nationale de Singapour et avec les co-auteurs Damien Thompson de l'Université de Limerick et Enrique del Barco de l'Université de Floride centrale, a fait la percée détaillée le 1er juin dans la revue à comité de lecture Matériaux naturels .

L'équipe a créé un nouveau type de commutateur moléculaire qui fonctionne à la fois comme une diode et un élément de mémoire. L'appareil fait 2 nanomètres d'épaisseur, la longueur d'une seule molécule (10, 000 fois plus petit que la largeur des cheveux), et ne nécessite qu'une faible tension d'entraînement inférieure à 1 volt.

"La communauté progresse rapidement dans l'identification de nouvelles applications de dispositifs électroniques à l'échelle moléculaire, " dit Del Barco, professeur spécialisé en physique quantique. "Ce travail peut aider à accélérer le développement de nouvelles technologies impliquant des synapses artificielles et des réseaux de neurones."

Nijhuis, qui se spécialise en chimie, a dirigé l'équipe. Damien Thompson de l'Université de Limerick a fourni une expertise en théorie informatique et del Barco et son équipe d'étudiants et de scientifiques de laboratoire ont fourni l'analyse théorique.

Comment ça fonctionne

Le commutateur moléculaire fonctionne selon un mécanisme en deux étapes où la charge injectée est stabilisée par migration d'ions chargés entre les molécules et la surface du dispositif. Cela est rendu possible en liant les molécules par paires. En utilisant une combinaison de mesures électriques et de mesures à l'échelle atomique guidées par la mécanique quantique, l'équipe a trouvé un juste milieu entre la stabilité et la capacité de commutation qui a donné la mémoire RAM résistive à double diode + mémoire à une échelle microscopique, selon le papier.

« Il y a encore des défis et plus de travail dans ce domaine est nécessaire, mais c'est une percée importante, " dit Nijhuis.