Memristor- Điện trở ký ức.

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo được những dụng cụ từ tính hoạt động như phần tử mạch thứ tư mới được phát minh ra gần đây.

 

NEIL SAVAGE.

Tháng 5 vừa qua các nhà nghiên cứu của Hewlett-Packard đã làm thế giới điện tử ngạc nhiên khi trình bày phần tử  mạch cơ bản thứ tư để thêm vào với ba phần tử mạch cơ bản cổ điển.Memristor-điện trở ký ức cùng với điện trở , tụ điện và cuộn cảm gộp lại làm hoàn chỉnh lý thuyết về vật lý của các mạch điển tử.Hiện nay nhiều nhà nghiên cứu khác đã tạo ra nhiều loại memristor mới dựa trên từ tính của điện tử chắc chắn dẫn tới những loại mạch hoàn toàn mới có thể dễ dàng tích hợp với những mạch điện tử hiện hữu.

 

    Dòng điện chạy qua memristor có thể làm thay đổi tính chất điện trở của nó và lưu giữ trạng thái đã bị biến đổi đó sau khi dòng điện đó đã được cắt đi làm cho nó tự nhiên trở thành một bộ nhớ vững vàng.Memristor hứa hẹn dẫn tới những mạch điện nhỏ xíu hơn nữa, những máy tính tức thời và khả năng mô phỏng chức năng của nơ rôn trong não người.

 

    Nói một cách vắn tắt sau khi trình bày về memristor, các nhà nghiên cứu bắt đầu tim kiếm tính năng này trong spintronic – điện tử học spin – một ngành tương đối mới trong điện tử học. Spintronic hiện đang ở trung tâm của những tiến bộ hiện đại về mật độ dữ liệu đĩa cứng và ổ nhớ vững vàng MRAM. Trong khi Điện tử học thông thường hoạt động dựa vào sự điều khiển chuyển động các điện tử thì Spintronic hoạt động dựa vào sự điều khiển đặc tính cơ lượng tử của điện tử tức là vào spin của điện tử. ( tưởng tượng rằng điện tử như là quả bong đang xoáy .)Spin là đặc tinh có lien quan tới từ học – vật liệu được từ hóa khi khi đa số các điện tử có spin quay cùng một hướng.Memristor và Spintronic tạo ra được những dụng cụ mà điện trở biến đổi tùy thuộc và spin của điện tử chạy qua nó và dụng cụ này nhớ trị số điện trở này.

 

   Yiran Chen và Xiaobin,các nhà nghiên cứu của nhà sản xuất đĩa cứng Seagate mô tả trên tạp chí IEEE Electron Devices Letters ba thí dụ về có thể tạo được memristo từ tính.Tại một trong ba thí dụ trên, điện trở gây ra do spin của những điện tử trong phần này có chiều hướng khác với chiều hướng của những điện tử trong phần khác tạo nên một “ bức tường miền ”, một ranh giới giữa hai trạng thái.Các điện tử chạy vào dụng cụ có spin theo một chiều hướng nhất định và đã làm thay đổi trạng thái từ hóa của dụng cụ.Ngược lại, khi thay đổi từ hóa sẽ làm di động bức tường miền và do đó làm thay đổi điện trở của dụng cụ.Có nhiều thiết kế có thể làm chuyển đổi giữa trạng thái điện trở cao và điện trở thấp với tốc độ khác nhau từ pico giây  tới micro giây tùy theo những ứng dụng muốn dùng.Thí dụ như muốn đọc một đĩa cứng ta muốn nhận biết sự thay đổi từ trường trong vài pico giây trong khi như trường hợp cảm biến bức xạ thì ta chỉ cần thời gian đáp ứng cỡ micro giây.

 

     Và dụng cụ như vậy tương đối dễ để chế tạo.Chen nói : “ Chúng ta có thể dễ dàng tích hợp một dụng cụ từ tính trên một dụng cụ CMOS ”.Wang tin rằng spin memristor có thể điều chuẩn tinh vi hơn và linh hoạt hơn dụng cụ HP dựa trên sự chuyển động của ion trong vật liệu. Ông ta nói : “ Nó rất thoáng trong suy nghĩ và dễ điều khiển hơn ” .Phần nào điều đó đúng vì tốc độ chuyển đổi có thể thay đổi và cũng vì spin không phải là điều kiện nhị nguyên – không lên cũng không xuống mà chỉ tồn tại suốt dọc sự tiếp diễn. Vì vậy dụng cụ không cần thiết phải đổi trạng thái hoàn toàn từ hóa sang không từ hóa để ghi nhận sự thay đổi điện trở.

 

Massimiliano Di Ventra và Yuriy Pershin ở Carolina mô tả dụng cụ spin memristor trên tạp chí Physical Review B.Không giống như những dụng cụ Seagate dụng cụ mà hai ông này mô tả gồm kim loại sắt từ và vật liệu bán dẫn.Nếu kim loại là nam châm hoàn hảo thì tất cả các điện tử đều ở trạng thái spin-up và chỉ những điện tử ở vật liệu bán dẫn có trạng thái spin-up mới chạy từ bán dẫn sang kim loại sắt từ bỏ lại các điện tử có trạng thái spin-down tạo thành một đám mây tụ lại lớn dần lên ở mặt tiếp giáp.Dĩ nhiên là đám mây lớn dần tới một lúc mà nó sẽ chặn dòng điện tử tiếp theo, tạo nên môt độ dẫn điện tùy thuộc spin.

 

Di Ventra nói dụng cụ này là trở ký ức nhưng không phải là một memristor “ lý tưởng ” vì nó mất ký ức của trạng thái sau khi nguồn điện cắt đi.Tuy nhiên dụng cụ mới này cũng có  nhiều ưu điểm. Một trong những ưu điểm đó là một số vật liệu có thể giữ trạng thái spin lâu hơn nhiều khi giữ trạng thái tích điện và điều này cho phép các kỹ sư thiết kế những mạch điện trên cơ sử trạng thái spin tiêu thụ năng lượng ít hơn.

 

Stanley Williams, một nhà nghiên cứu của HP, người đầu tiên mô tả memristor hồi tháng Năm, nói rằng ông ta rất vui mừng  khi thấy nhiều nhà nghiên cứu cũng đi vào lĩnh vực này. Ông ta nói : “ Tôi rất vui vì mọi người nay cùng tham gia vào cuộc chơi về tìm kiếm các đại diện vật lý cho trở ký ức memristor . Một cách tổng quát tôi nghĩ rằng  kết hợp trở ký ức với  hiện tượng khác như chuyển vận spin là con dường cực tốt để có thể gói nhiều chức năng vào một gói nhỏ. Vấn đề làm memristor thực sự khác biệt là ở chỗ nó có một trạng thái và nhớ được trạng thái đó. Đối với một dụng cụ thụ động thì đó là một thế cực mạnh và việc ứng dụng cũng mới chỉ là ở bước đầu .”

 

Người dịch : Mai Thanh Thụ

Bình luận
Nhập mã bảo mật:
Captcha image  
Bản tin mới

Truyền hình lai ghép HbbTV là một chuẩn công nghệ truyền hình mới, có sự kết hợp hài hòa giữa truyền hình quảng bá (Broadcast TV) và truyền hình băng rộng (Broadband TV) trên hạ tầng Internet. Các kênh truyền hình, ứng dụng, dịch vụ của truyền hình lai ghép HbbTV được cung cấp đến khách hàng qua cả hai hình thức truyền hình quảng bá và truyền hình internet, khách hàng cần có một đầu thu HbbTV hoặc SmartTV để có thể sử dụng dịch vụ truyền hình này.

Đăng ký bản tin
Đối tác