Elektronika stanowi istotną warstwę technologiczną, na której w coraz większym stopniu opiera się całą infrastruktura gospodarcza i przemysłowa. Jednak w niektórych warunkach zastosowanie elektroniki wciąż napotyka poważne trudności. W wielu przypadkach barierą dla elektroniki stanowi wysoka temperatura. Standardowe podzespoły elektroniczne działają w temperaturze do 125 °C, a specjalistyczna elektronika wysokotemperaturowa wytrzymuje temperatury do 200 °C. Badacze z Uniwersytetu Południowej Kalifornii pracują nad nowatorskimi elementami elektronicznymi, które mogą pracować w temperaturze powyżej 700 °C.
Opracowany przez nich element to memrystor, rodzaj dwukońcówkowego, pasywnego elementu elektronicznego, charakteryzujący się nieliniową zależnością prądowo-napięciową z pętlą histerezy, a także zdolnością do przechowywania informacji w sposób niewymagający ciągłości zasilania. Z rozwojem tej klasy biernych elementów elektronicznych wiązane są duże nadzieje.
Zaprezentowany memrystor ma strukturę przekładkową, złożoną z dwóch elektrod, oddzielonych wkładem ceramicznym. Górną elektrodę wykonano z wolframu, metalu o najwyższej temperaturze topnienia. Środkową warstwę wykonano z tlenku hafnu. Dolną elektrodę zaś zbudowano z grafenu.
W rezultacie otrzymano element elektroniczny, zdolny przechowywać dane przez ponad pięćdziesiąt godzin w temperaturze 700 °C. Nie potwierdzono jednak, czy jest to górny pułap jego wytrzymałości – na razie po prostu osiągnięto granicę możliwości aparatury testowej. Prezentowany memrystor wytrzymał w takich warunkach ponad miliard cykli sterowanego prądowo zapisu. Do jego obsługi wystarcza napięcie 1,5 V, a operacje przebiegają w dziesiątkach nanosekund.
Odkrycie otwiera drogę do budowy wysokotemperaturowych układów pamięci komputerowej, zdolnej do funkcjonowania w ekstremalnych warunkach – na przykład na powierzchni Wenus, gdzie zawiodły wszystkie dotychczasowe systemy elektroniczne na bazie krzemu, a także w wysokotemperaturowych zastosowaniach w kosmonautyce, lotnictwie i innych gałęziach przemysłu.
viterbischool.usc.edu
Jian Zhao et al.: High-temperature memristors enabled by interfacial engineering, Science, eaeb9934, 2026
