{"id":25632,"date":"2012-02-26T15:36:04","date_gmt":"2012-02-26T12:36:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=25632"},"modified":"2012-02-26T15:36:04","modified_gmt":"2012-02-26T12:36:04","slug":"maailma-vaikseimad-bitid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=25632","title":{"rendered":"Maailma v\u00e4ikseimad bitid"},"content":{"rendered":"

R\u00fchma saksa teadlaste poolt ajakirjas Spectrum der Wissenschaft<\/em> 2011. aasta\u00a0 Jaanuari numbris avaldatud artikkel ,,Maailma v\u00e4ikseimad bitid” (Die kleinsten Bits der Welt<\/em>) annab hea \u00fclevaate m\u00e4luefektiga takistite ehk memristoride<\/a> saamisloost ja selles uurimisvaldkonnas \u00a0toimuvast.<\/p>\n

Memristorides n\u00e4hakse \u00fcht v\u00f5imalust andmevahetusprotsesside kiirendamiseks infos\u00fcsteemides ja arvutite energian\u00e4lja v\u00e4hendamiseks.<\/p>\n

\"\"<\/a>

17st hapnikuvaesusega titaanoksiidi memristorist koosnev s\u00fcsteem, mille valmistasid HP teadlased. Juhtmete laius on umbes 50 nanomeetrit. L\u00e4bi memristori liikuv elektrivool nihutab hapnikuvakantse, p\u00f5hjustades takistuse pidevat ning aeglast muutumist. Pilt: Wikipedia<\/p><\/div>\n

Memristori idee ongi l\u00fchidalt v\u00e4ljendudes takistusoleku m\u00e4letamine \u2013 \u00fche v\u00f5i teise takistusv\u00e4\u00e4rtuse s\u00e4ilitamine (siirdesse kirjutamine) ja selle sealt v\u00e4\u00e4rtuselt madalama pingega mahalugemine.<\/p>\n

Memristori nime ristiisaks ja \u00fchtlasi ka \u00fcheks entusiastlikumaks uurijaks v\u00f5ib pidada ameerika elektroonikainseneri Leon Chuad<\/strong>, kes praegu t\u00f6\u00f6tab California \u00dclikooli juures Berkeleys. Aastal 1976 laiendas Chua oma memristoride kontsepsiooni tervele \u00a0klassile materjalidele, millede pingestamisel ja pingepolaarsuse muutmisel ilmneb pinge-voolu tunnusjoonel h\u00fcstereesiefekt.<\/p>\n

Praktikas m\u00f5istetakse t\u00e4nap\u00e4eval memristori all pigem m\u00e4luga l\u00fclittakistit (Wiederstandsschalter<\/em>), mille mittelineaarne k\u00e4itumine ning m\u00e4luefekt baseeruvad elektrokeemilisel oks\u00fcdatsioonil ja reduktsioonil.<\/p>\n

Kahjuks vajus aga kuuek\u00fcmnendatel ja seitsmek\u00fcmnendatel aastatel tehtud oksiidide ja \u00fcleminekumetallide uurimisel tehtud praktiline t\u00e4helepanek ajaloos unustuseh\u00f5lma ning Chuasi idee neljandast passiivelemendist takisti, kondensaatori ja drosseli (induktiivelemendi) k\u00f5rval pidi ootama aastak\u00fcmneid enne kui uurijate huvi taas kord t\u00e4rkas \u2013 n\u00fc\u00fcd juba seoses arvutimaailmale eluliselt t\u00e4htsate m\u00e4luelementidega.<\/p>\n

Kuna memristorefekti t\u00e4pne kontrollimine ja juhtimine on senini tehnoloogilises plaanis keeruline, siis globaalset l\u00e4bimurret nende rakendamisel pole kahjuks toimunud.<\/p>\n

Eksperimendid \u00fcleminekumetallide oksiididega<\/h3>\n

Eelmise sajandi \u00fcheksak\u00fcmnendate keskel toimus \u00fcleminekumetalli oksiidide uurimise alal uus elavnemine. Sedakorda olid eestvedajaiks Nobeli preemia laureaat Georg Bednorz<\/strong> IBM uurimislaborist \u0160veitsis ja Yoshinori Tokura<\/strong> Tokio \u00dclikoolist. Eesm\u00e4rgiks oli peamiselt andmekandjate m\u00f5\u00f5tmete ja voolutarbe minimiseerimine viisil, mis oleks pooljuhtmaterjalide t\u00f6\u00f6stusele tehnoloogilises plaanis vastuv\u00f5etav.<\/p>\n

Suurte elektroonikakorporatsioonide huvist andmekandjaid minimeerida ja nende tootmist odavamaks muuta k\u00f5neleb ka fakt, et suur osa sellealastest uuringutest viiaksegi l\u00e4bi hiigelkorporatsioonide uurimislaboreis. Hewlett-Packardi laboratooriumi keemilise f\u00fc\u00fcsika spetsialist Stanley Williams<\/strong> katsetas orgaaniliste molekulide rakendatavust memristorsiirete \u00fclesehitamisel. Tema poolt l\u00e4bi viidud eksperimendid n\u00e4itasid, et h\u00fcstereesiefekt ilmneb orgaaniliste molekulide olekust s\u00f5ltumata, ehk siis tegelikuks memristorefekti tekitajaks osutus hoopis titaani ja plaatina kokkupuutepinnal formeerunud titaanoksiidi kiht.<\/p>\n

\u00dcleminekumetalle iseloomustab erip\u00e4rane viis, kuidas nad oma positiivse tuumalaengu kompenseerimiseks veel mitte t\u00e4ielikult h\u00f5ivatud orbitaale elektronidega t\u00e4idavad. \u00dcldiselt t\u00e4itub aine j\u00e4rjenumbri suurenedes elekrtronorbitaal viisil, mis tagab aatomile\u00a0 p\u00f5hiolekus parima energeetilise stabiilsuse. \u00dclekandemetallide puhul peab eelmainitule lisaks olema t\u00e4idetud veel aatomi tuumale (energeetiliselt) l\u00e4him d<\/em>-orbitaal. Seejuures genereeritakse t\u00e4idetud d<\/em>-orbitaalile l\u00e4himal s<\/em>-orbitaalil elementaarlaeng, mis kvantf\u00fc\u00fcsika seisukohalt t\u00e4hendab moonutatud energeetilise seisundi tekkimist, mis saab v\u00f5imalikuks t\u00e4nu sellele, et v\u00e4line s-orbitaal ja seesmine d<\/em>-orbitaal on oma energetiliselt potensiaalilt v\u00e4ga v\u00e4he erinevad.<\/p>\n

Artikli autorite hinnangul on nende uuritavate memristorstruktuuride infotiheduse m\u00e4\u00e4raks suurusj\u00e4rk 100 \u00a0gigabit\/cm2<\/sup>, mis on ligi sada korda enam kui hetkel kasutatavatel pooljuhtidel baseeruvail m\u00e4lustruktuuridel.<\/p>\n

Asja praktilise poole pealt anal\u00fc\u00fcsides v\u00f5iks \u00f6elda, et m\u00e4lutakisteil rajanevad struktuurid v\u00f5iks esimeses l\u00e4henduses pakkuda head konkurentsi DRAM m\u00e4lude valmistamisel, kus seni transistori ja kondensaatori baasil loodud inforaku m\u00f5\u00f5tmed on suurusj\u00e4rgus 90nm. T\u00f6\u00f6s kirjeldatud teststruktuuride puhul saame r\u00e4\u00e4kida m\u00e4lukristalli bitipunkti l\u00e4bim\u00f5\u00f5dust m\u00f5ne nanomeetri suurusj\u00e4rgus. See t\u00e4hendaks infopakke tihedust terabit ruutsentimeetri kohta, mis on \u00a0sada korda enam kui praeguse tehnoloogia poolt pakutu.<\/p>\n

Autor:<\/strong> Arvo T\u00f5nisoo<\/em><\/p>\n

Viiteid:<\/strong><\/em><\/p>\n

1. <\/em>Doolittle, W.A.\u00a0 Calley, W.L.\u00a0 Henderson, W. <\/em>Sch. of Electr. & Comput. Eng., Georgia Inst. of Technol., Atlanta, GA, USA, “Complementary oxide memristor technology facilitating both inhibitory and excitatory synapses for potential neuromorphic computing applications\u201c<\/em><\/p>\n

<\/em>2. <\/em>Sung Hyun Jo, Ting Chang, Idongesit Ebong, Bhavitavya B. Bhadviya, Pinaki Mazumder, Wei Lu \u00a0“Nanoscale Memristor Device as Synapse in Neuromorphic Systems\u201c<\/em><\/p>\n

<\/em><\/h1>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

R\u00fchma saksa teadlaste poolt ajakirjas Spectrum der Wissenschaft 2011. aasta\u00a0 Jaanuari numbris avaldatud artikkel ,,Maailma v\u00e4ikseimad bitid” (Die kleinsten Bits der Welt) annab hea \u00fclevaate m\u00e4luefektiga takistite ehk memristoride saamisloost ja selles uurimisvaldkonnas \u00a0toimuvast. Memristorides n\u00e4hakse \u00fcht v\u00f5imalust andmevahetusprotsesside kiirendamiseks infos\u00fcsteemides ja arvutite energian\u00e4lja v\u00e4hendamiseks. Memristori idee ongi l\u00fchidalt v\u00e4ljendudes takistusoleku m\u00e4letamine \u2013 \u00fche v\u00f5i […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":25633,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[155],"tags":[],"class_list":{"0":"post-25632","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-referaadinurgake","8":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25632","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=25632"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25632\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/25633"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=25632"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=25632"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=25632"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}