Áttörés lehet az elektronikában az emlékező ellenállás

Érdemes lesz egy új szót megtanulnunk: ez a memrisztor (angolul memristor). Két szó összevonásából származik: memory (memória) és resistor (ellenállás), vagyis a memrisztor "emlékező ellenállás". Létezését már 1971-ben, elméleti számítások alapján feltételezték, megvalósítani csak most sikerült, a nanotechnológia bevetésével.

D. B. Strukov, G. S. Stewart és R. S. Williams (HP Laboratórium, Palo Alto, Kalifornia) tanulmányát a memrisztor gyakorlati megvalósításáról a Nature tudományos hetilap közölte. A Nature online hírszolgálata azzal igyekezett felkelteni az érdeklődést az eredmény iránt, hogy az elektromos áramkörök három jól ismert alapegysége, a kondenzátor, az induktor és az ellenállás mellé helyezte, mint a sorból mindeddig hiányzó negyedik alapegységet.

Szakértők azonnal kommentálták a hírt, és egyesek áttörésként értékelték az eredményt, mások kétségbe vonták ennek a besorolásnak a jogosságát. Utóbbiak szerint a memrisztor azért nem sorolható a másik három elem mellé, mert a többiekkel ellentétben az új jelenség csak nem-lineáris áramkörökben lép fel. A lényeg persze nem a besorolás, hanem az új áramköri elem megvalósítása és ígéretes alkalmazhatósága számos területen.

Leon Chu (Kaliforniai Egyetem, Berkeley) 1971-ben, bonyolult, nehezen követhető matematikai számításokkal támasztotta alá az IEEE Transactions című szaklapban a memrisztor létezésének lehetőségét. Most természetesen nagyon örül, és a Nature News-nak elmondta: nem remélte, hogy megéri jóslata valóra válását.

A memrisztor lényegében tehát egy memóriával bíró ellenállás. A memrisztor tényleges ellenállása attól függ, hogy mekkora feszültséget adnak rá, és az is számít, hogy mennyi ideig volt feszültség alatt. Ha az áramkört (például egy számítógép áramkörét) kikapcsolják, akkor a memrisztor megőrzi az emlékezetében, hogy mi történt vele a kikapcsolás előtt. Visszakapcsolva felveszi a kikapcsolás előtti állapotát, így a számítógép időveszteség nélkül kapcsolható ki és be.

A memrisztor-jelenség csak nagyon kis méretekben, nanoskálán jelentkezik. A szokásos méretekben az Ohm-törvény érvényesül, vagyis az ellenállás a feszültség és az áramerősség hányadosa. A HP kutatói félvezető titán-dioxidból készítettek vékony filmréteget, majd ezt két platina fémszalag közé helyezték. Az így összeállított szendvics tízezerszer keskenyebb a hajszálnál, mindössze 5 nanométer széles (a nanométer a milliméter milliomod része).

A memrisztor mindenhol alkalmazásra találhat, ahol olyan memóriára van szükség, amely kikapcsoláskor sem veszti el tartalmát. A számítógépek által a működésük közben ma használt memóriaegységek tartalma áramszünet esetén elveszik. A memrisztorok további előnye kisebb energiafogyasztásuk, alkalmazásuk esetén ritkábban kell majd feltölteni a laptopokat és a mobiltelefonokat. A számítógépes, információtudományi alkalmazások mellett egy sokkal merészebb lehetőséget is felmerült: eszerint a memrisztorokat DNS-sel kombinálva a gondolkodást szimuláló hálózatokat lehetne létrehozni.