Создан первый в мире мемристор – устройство, по свойствам сходное с нейроном

Монослой дисульфида молибдена поверх трехмерной подложки.

Необычное чередование светлых пиков и темных «провалов», созданных световым потоком, пропущенном через сквозь две узкие щели, называется интерференцией. Картина напомнила глазному врачу, англичанину Томасу Юнгу поверхность пруда, в который одновременно бросили два камня. Это дало Юнгу основания для подтверждения взглядов Лейбница на природу света как совокупности волн. И это противоречило теории соотечественника Юнга, Ньютона, считавшего свет потоком корпускул, или малых «телец».

Много позже квантовая физика узаконила представление о единстве частицы-волны, поэтому дифракции подвергаются, в частности, и электроны.

Колебание-резонанс может быть вызвано падением света – световым импульсом – на ничтожно тонкий кончик (tip) сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). С приближением типа к поверхности начинается «протекание» тока по туннелю под энергетическим барьером, откуда и название микроскопа. Благодаря последовательному сканированию поверхности, например, молекулы визуализируется ее 3D-поверхность, что позволяет говорить о структуре молекулы.

Альберт Эйнштейн писал в 1905 году о световых корпускулах, бомбардирующих поверхность металлической фольги, генерируя тем самым фотоэффект. За математическое описание этого эффекта Эйнштейн и получил Нобелевскую премию. Сейчас мало кто помнит, что он был членом Баварской академии наук, уровень которой был весьма высок. Сегодня баварцы из Мюнхенского университета с помощью коллег из университетов в Констанце и Регенсбурге стараются вернуть высокий статус, о чем свидетельствует серия проведенных ими работ.

С разницей в неделю они совместно опубликовали в журнале Science две статьи. Одна из них рассказывает об измерении с аттосекундной точностью (10–18 с) воздействия лазера на поток электронов, испускаемый «пушкой» электронного микроскопа. Это очень важно с точки зрения изучения реакционной динамики взаимодействия света и материи. Напомним, что свет и вещество взаимодействуют в солнечных панелях и на первом этапе фотосинтеза, когда фотоны буквально выбивают электрон из атома марганца. Овладение фотосинтезом избавит Землю от забот по добыванию энергии, поскольку он представляет собой настоящий Perpetuum mobile.

Память, реализованная на одном атоме, – «атом-мем». Иллюстрации Physorg

Это очень важно в свете перспектив использования пленок моноатомной толщины, например дисульфида молибдена (MoS2), в котором сера легко отдает и принимает электроны. Сотрудники Техасского университета в Остине благодаря MoS2 создали первый в мире одноатомный мемристор – устройство памяти, которое по своим свойствам сходно с нейроном.

Нервная клетка, как считается, имеет на своей поверхности до 10 тыс. контактов-синапсов. Поступивший по ним электрический сигнал перерабатывается в теле нейрона и в конечном итоге «уходит» по аксону в виде суммированного импульса. Этот импульс возбуждает или тормозит (подавляет) активность других клеток.

Нечто подобное происходит и в мемристоре. Его сопротивление – это сумма приходящих к нему импульсов. Мемристор – отличный элемент памяти. Специалисты лаборатории в Оук-Ридже (США) создали одноатомную память. Сообщение об этом напечатано в журнале Nature. На сегодняшний день «атом-ристор» – самый стабильный хранитель памяти. Отсутствие естественной волотильности электронной памяти достигается сэндвичевой структурой, то есть наложением поверх слоя MoS2 моноатомной пленки гексагонального нитрида бора (hBN).

Создание нового типа электронной памяти на атом-ристорах стало следствием достижения конца 2017 года, когда в Остине получили мем-эффект в MoS2, индуцируемый напряжением. Тогда ученые писали, что с помощью 2D-пленок дихалькогенидов металлов можно будет получить память около 25 терабит/см2. Это в 100 раз лучше сегодняшних накопителей. n