Sahip olduğunuz her elektronik cihazın kritik bir zayıflığı vardır: Yaklaşık 200 derece Celsius'un üzerine çıkıldığında arızalanmaya başlarlar. Telefonunuz, aracınızın bilgisayarı, başınızın üzerindeki uydular... Hepsi tasarımlarında belirlenmiş aynı termal sınıra sahiptir.
On yıllardır bu sınır, mühendislik alanındaki en zorlu engellerden biri olmuştur. Şimdi, Güney Kaliforniya Üniversitesi'ndeki bir ekip bu engeli aşmış olabilir.
Science dergisinde yayımlanan bir makalede, Profesör Joshua Yang liderliğindeki araştırmacılar, 700 derece Celsius'ta güvenilir bir şekilde çalışmaya devam eden yeni bir bellek aygıtı türünü rapor ediyor. Bu sıcaklık, erimiş lavdan daha sıcaktır. Hatta şimdiye kadar gönderilen tüm iniş araçlarını yenilgiye uğratan, temasın ardından saatler içinde elektroniklerini yok eden Venüs yüzeyinden bile daha sıcaktır.
Ve kritik olarak, 700 derece bu aygıtın sınırı değildi; sadece test ekipmanlarının ulaşabildiği en yüksek sıcaklıktı. Aygıt, arızalanma belirtisi göstermedi.
Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden Profesör Joshua Yang, "Buna bir devrim diyebilirsiniz, şimdiye kadar gösterilmiş en iyi yüksek sıcaklık belleği," diyor.
Bu aygıta memristör adı veriliyor ve bilgi depolayabilen hem de hesaplama işlemleri yapabilen nano ölçekli bir bileşendir. İki elektrot katmanına sahip, ortasında ince bir seramik dolgusu bulunan küçük bir sandviç gibi düşünebilirsiniz.
Ekip, kendi memristörlerini, bilinen tüm elementlerin en yüksek erime noktasına sahip metal olan tungsten ile hafniyum oksit adı verilen bir seramik ve alt katman olarak grafeni birleştirerek üretti. Her bir malzeme muazzam ısıya dayanabilir. Bir araya geldiklerinde ise olağanüstü bir performans sergilediler.
Grafeni kilit malzeme yapan şey, atomik düzeyde tungsten ile etkileşim şeklidir. Geleneksel bir aygıtta, ısı metal atomlarının seramik katman boyunca yavaşça sürüklenmesine neden olur, böylece iki elektrot birbirine bağlanır, kısa devre yapar ve aygıtı kalıcı olarak bozar.
Grafen bu süreci tamamen durdurur. Yang'ın tarifine göre, tungsten ile yüzey kimyası neredeyse yağ ve su gibidir.
Grafene doğru sürüklenen tungsten atomları, tutunamadıklarını, hiçbir çıpa bulamadıklarını, dolayısıyla kısa devre ve arızanın olmadığını fark ederler. Ekip, tam olarak nedenini anlamak için gelişmiş elektron mikroskobunu ve kuantum seviyesi bilgisayar simülasyonlarını kullandı, tek bir şans eseri sonucu tekrarlanabilir bir prensibe dönüştürdü.
Bu keşif tamamen tesadüfen geldi. Yang'ın ekibi tamamen farklı bir aygıt inşa etmeye çalışırken bu tasarıma rastladı.
Uzay ajansları uzun süredir, Venüs'ün yüzey sıcaklığı olan 500 derece Celsius'un üzerinde imha edilmeden çalışabilen elektronik bileşenler talep ediyor. Derin Dünya jeotermal sondajları, çevresindeki kayaların kırmızı parladığı yerlerde çalışan sensörlere ihtiyaç duyar. Nükleer ve füzyon enerji sistemleri de kontrol ekipmanlarının yakınında zorlu ısı üretir ve bu ekipmanların dayanıklı olması gerekir.
Yang'ın ifadesine göre, eksik parça şimdi yapıldı. Laboratuvar tezgahından farklı uygulamalarda kullanılabilecek bitmiş ürüne giden yol hala uzun olsa da, ilk kez bu hedefe net bir şekilde ulaşılmış durumda.
