RW Space

Каждое электронное устройство, которым вы когда-либо владели, имеет один критический недостаток. Если нагреть его примерно до 200 градусов по Цельсию, он начнет выходить из строя. Ваш телефон, компьютер вашего автомобиля, спутники, вращающиеся сейчас над вашей головой, — все они имеют одинаковый тепловой потолок.

На протяжении десятилетий этот потолок был одной из самых упрямых стен в инженерном деле. Теперь команда из Университета Южной Калифорнии, возможно, только что преодолела это.

В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи под руководством профессора Джошуа Янга сообщают о новом типе запоминающего устройства, которое продолжает надежно работать при температуре 700 градусов по Цельсию. Это горячее расплавленной лавы. Жарче, чем поверхность Венеры, которая победила все когда-либо отправленные туда посадочные аппараты, уничтожив их электронику в течение нескольких часов после приземления.

И что самое важное, 700 градусов не были пределом, это была настолько горячая температура, насколько могло выдержать их испытательное оборудование. Устройство не показало никаких признаков неисправности.

«Вы можете назвать это революцией, это лучшая высокотемпературная память, когда-либо продемонстрированная», — говорит профессор Джошуа Янг из Университета Южной Калифорнии.

Устройство называется мемристором и представляет собой наноразмерный компонент, который может как хранить информацию, так и выполнять вычислительные операции. Думайте об этом как о крошечном сэндвиче с двумя слоями электродов снаружи и тонкой керамической начинкой посередине.

Команда построила свой бутерброд из вольфрама, металла с самой высокой температурой плавления среди всех элементов, в сочетании с керамикой, называемой оксидом гафния, и слоем графена внизу. Каждый материал может выдерживать огромную температуру. Вместе они оказались необыкновенными.

Что делает графен ключевым ингредиентом, так это то, как он взаимодействует с вольфрамом на атомном уровне. В обычном устройстве тепло заставляет атомы металла медленно дрейфовать через керамический слой, пока не соединят два электрода, замыкая все накоротко и оставляя устройство навсегда сломанным.

Графен останавливает этот процесс. Химический состав его поверхности с вольфрамом, как описал Ян, почти подобен маслу и воде.

Атомы вольфрама, дрейфующие к графену, обнаруживают, что они просто не могут удержаться: нет якоря, нет короткого замыкания, нет сбоя. Команда использовала передовую электронную микроскопию и компьютерное моделирование на квантовом уровне, чтобы точно понять почему, превратив единственный удачный результат в повторяемый принцип.

И это была удача. Открытие произошло случайно. Команда Янга пыталась создать совершенно другое устройство, когда наткнулась на это устройство.

Космические агентства уже давно ищут электронику, которая может работать при температуре выше 500 градусов (температура поверхности Венеры), не разрушаясь. Для глубоководного геотермального бурения необходимы датчики, которые работают там, где окружающая порода светится красным. Ядерные и термоядерные энергетические системы также генерируют жуткое тепло рядом со своим управляющим оборудованием.

По теме: Ученые построили рабочую компьютерную память из грибов шиитаке

Недостающий компонент, как выразился Ян, теперь изготовлен. Путь от лабораторного стенда до готового продукта, который можно использовать в различных приложениях, все еще долог, но впервые цель уже очевидна.

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.