La Rivoluzione della Memoria: Memristori Supramolecolari per l’Era dei Big Data e dell’Intelligenza Artificiale
La Rivoluzione della Memoria: Memristori Supramolecolari per l’Era dei Big Data e dell’Intelligenza ArtificialeIn un mondo sempre più dominato dai big data e dall’intelligenza artificiale avanzata, la necessità di metodi di memorizzazione dati ad alta capacità ed efficienti dal punto di vista energetico è diventata una priorità assoluta. Per rispondere a questa esigenza, la ricerca si sta orientando verso lo sviluppo di tecnologie di nuova generazione, tra cui spicca la memoria ad accesso casuale resistiva (RRAM), che utilizza il cambiamento dei livelli di resistenza per immagazzinare dati.
Comprendere i Memristori nel Nano-RRAM
Un memristore, abbreviazione di memoria-resistore, è un dispositivo che cambia la propria resistenza in base alla tensione applicata. Tuttavia, costruire un memristore a scala molecolare rappresenta una sfida notevole. Sebbene il cambio di resistenza possa essere ottenuto attraverso reazioni redox e gli stati carichi delle molecole possano essere stabilizzati facilmente da controioni in soluzione, questa stabilizzazione è molto difficile da realizzare nelle giunzioni allo stato solido necessarie per un memristore.
Il Team di Ricerca e l’Approccio Supramolecolare
Un team guidato da Yuan Li dell’Università di Tsinghua a Pechino, in Cina, ha scelto di adottare un approccio supramolecolare. Si basa su un [2]catenano che è bistabile, ovvero stabile sia in forma ossidata che ridotta e può esistere in uno stato positivo, negativo o neutro. Un [2]catenano è un sistema di due grandi anelli molecolari che sono intrecciati come due maglie di una catena, ma non sono legati chimicamente.
Costruzione del Memristore
Per costruire un memristore, il team deposita il catenano su un elettrodo d’oro rivestito con un composto contenente zolfo, dove è legato tramite interazione elettrostatica. Sopra questo, pongono un secondo elettrodo fatto di una lega di gallio-indio rivestita con ossido di gallio. Il catenano forma un monostrato autoassemblato di molecole piatte tra i due elettrodi. Questo insieme, designato come AuTS-S-(CH2)3-SO3–Na+//[2]catenano//Ga2O3/EGaIn, costituisce il memristore.
Questi nuovi memristori supramolecolari possono essere commutati tra uno stato di alta resistenza (off) e uno di bassa resistenza (on), a seconda della tensione applicata. Questi interruttori di resistenza molecolare hanno raggiunto almeno 1000 cicli di cancellazione-lettura (ON)-scrittura-lettura (OFF). Il passaggio tra on e off avviene in significativamente meno di un millisecondo, che è paragonabile ai memristori inorganici commerciali.
Gli interruttori molecolari “ricordano” lo stato impostato—ON o OFF—per diversi minuti. Ciò li rende un punto di partenza molto promettente per memristori molecolari efficaci con capacità di memorizzazione non volatile. Inoltre, funzionano come diodi, o raddrizzatori, il che li rende componenti interessanti per lo sviluppo di nano-RRAM molecolari.
Il lavoro di ricerca è stato finanziato dalla National Natural Science Foundation of China e pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie.