Monitoimisia muistirakenteita

Liverpoolin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet materiaalin, jossa yhdistyy sekä sähköinen että magneettinen järjestys huonelämpötilassa. Tällaisella uudella materiaalilla on vaikutuksia tiedon tallennuksen ja prosessoinnin sovelluksiin.

Dataa voidaan tallentaa tietokoneissa kahdella eri tavalla - yksi tukeutuu atomitason magneettien järjestykseen kiinteässä materiaalissa, toinen atomitason sähkövarauksiin.

Sekä tiedon tallennus että manipulointi maksaa energiaa. Ensimmäisessä tapauksessa datan kirjoittaminen on energiaintensiivistä jälkimmäisessä taas tiedon luku.

Liverpoolin materiaalikemisti, professori Matthew Rosseinsky, toteaa: "Materiaalia joilla on sekä sähköistä että magneettista järjestystä huonelämpötilassa ollut vaikea kehittää, koska nämä kaksi ominaisuutta ovat usein kilpailevia vaatimuksia.

Äskettäin he ovat kuitenkin onnistuneet yhdistämään ferrosähköisyyttä ja ferromagneettisuutta huonelämpöisessa perovskiittioksidissa. Tutkijat uskovat sellaisen olevan tärkeä kehitettäessä vähäenergisiä muistitekniikoita.

Resistiiviset muistisolut (ReRAM) ovat jo lähempänä käyttöönottoa oleva bittien tallennusratkaisu.

Resistanssin muistava eli haihtumaton käyttäytyminen ReRAM-muisteissa perustuu liikkuviin ioneihin. Tähän asti on uskottu, että ionit liikkuvat eri tavoin valenssimuutoksen (VCM) ja sähkökemiallisen metalloinnin (ECM) muistisoluissa mutta Forschungszentrum Jülichin vetämässä tutkimuksessa osoitettiin, ettei se niin olekaan.

VCM:ssä 1-ja 0-tilat saavutetaan kun negatiiviset happi-ionit siirtyvät pois happea sisältävästä metalliyhdisteestä jolloin materiaali muuttuu johtavaksi. ECM:ssä puolestaan metalli-ionit liikkuvat ja muodostavat whisker-tyyppisiä oikosulkusäikeitä elektrodien välille.

Kun tutkimusmielessä VCM-solun elektrodin ja elektrolyytin väliin sijoitettiin grafeenia, tästäkin rakenteesta löytyi metalli-ioneja ja yllättäen samanlainen kytkentäominaisuus kuin ECM-solussa.

Tällainen välikerrosrakenne mahdollistaisi VCM-solussa hypätä yhdestä kytkentäprosessista toiseen ja johtaisi uusiin vaihtoehtoihin suunnitella ReRAM-muisteja.