Los chips más rápidos, más pequeños, más inteligentes y con mayor eficiencia energética para todo, desde la electrónica de consumo hasta los macrodatos y la computación inspirada en el cerebro, pronto podrían estar en camino después de que los ingenieros de la Universidad de Texas, en Austin, Estados Unidos, crearan el dispositivo de memoria más pequeño hasta ahora. Y en el proceso, descubrieron la dinámica física que desbloquea capacidades de almacenamiento de memoria densa para estos pequeños dispositivos.
La investigación, publicada recientemente en Nature Nanotechnology, se basa en un descubrimiento de hace dos años, cuando los investigadores crearon lo que entonces era el dispositivo de almacenamiento de memoria más delgado. En este nuevo trabajo, redujeron el tamaño aún más, reduciendo el área de la sección transversal a solo un nanómetro cuadrado. Manejar la física que incluye una capacidad de almacenamiento de memoria densa en estos dispositivos permitió la capacidad de hacerlos mucho más pequeños. Los defectos o agujeros en el material proporcionan la clave para desbloquear la capacidad de almacenamiento de memoria de alta densidad.
“Cuando un solo átomo de metal adicional entra en ese agujero a nanoescala y lo llena, confiere algo de su conductividad al material, y esto conduce a un cambio o efecto de memoria”, dijo Deji Akinwande, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática. .
Aunque utilizaron disulfuro de molibdeno, también conocido como MoS2, como nanomaterial principal en su estudio, los investigadores creen que el descubrimiento podría aplicarse a cientos de materiales atómicamente delgados relacionados.
La carrera por fabricar chips y componentes más pequeños tiene que ver con la potencia y la comodidad. Con procesadores más pequeños, puede fabricar computadoras y teléfonos más compactos. Pero la reducción de chips también disminuye sus demandas de energía y aumenta la capacidad, lo que significa dispositivos más rápidos e inteligentes que requieren menos energía para funcionar. “Los resultados obtenidos en este trabajo allanan el camino para el desarrollo de aplicaciones de generación futura que son de interés para el Departamento de Defensa, como almacenamiento ultradenso, sistemas de computación neuromórfica, sistemas de comunicación por radiofrecuencia y más”, dijo Pani Varanasi, programa gerente de la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., que financió la investigación.
El dispositivo original, apodado “atomistor” por el equipo de investigación, era en ese momento el dispositivo de almacenamiento de memoria más delgado jamás registrado, con una sola capa atómica de espesor. Pero encoger un dispositivo de memoria no se trata solo de hacerlo más delgado, sino también de construirlo con un área de sección transversal más pequeña.
“El santo grial científico para el escalado está descendiendo a un nivel en el que un solo átomo controla la función de la memoria, y esto es lo que logramos en el nuevo estudio”, dijo Akinwande.
El dispositivo de Akinwande entra en la categoría de memristors, un área popular de investigación de la memoria, centrada en componentes eléctricos con la capacidad de modificar la resistencia entre sus dos terminales sin necesidad de un tercer terminal en el medio conocido como puerta. Eso significa que pueden ser más pequeños que los dispositivos de memoria actuales y cuentan con más capacidad de almacenamiento.
Esta versión del memristor, desarrollada utilizando las instalaciones avanzadas del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, promete una capacidad de aproximadamente 25 terabits por centímetro cuadrado. Eso es 100 veces más densidad de memoria por capa en comparación con los dispositivos de memoria flash disponibles comercialmente.