清華大學研究小組開發出了創新性的超分子憶阻器納米RRAM

在大數據和先進的人工智能時代，傳統的數據存儲方法已顯得力不從心。為了滿足對大容量和高能效存儲解決方案的需求，開發新一代技術至關重要。

其中，電阻式隨機存取存儲器（RRAM）依靠改變電阻水平來存儲數據。最近發表在《Angewandte Chemie》雜志上的一項研究詳細介紹了清華大學李原領導的研究小組的工作，他們開創了一種制造超分子憶阻器的方法，而憶阻器是構建納米隨機存取存儲器的關鍵部件之一。

憶阻器（memristor，memory-resistor的縮寫）會根據施加的電壓改變電阻。然而，在分子尺度上構建憶阻器是一項巨大的挑戰。雖然可以通過氧化還原反應實現電阻切換，而且分子的帶電狀態很容易通過溶液中的反離子來穩定，但這種穩定在憶阻器所需的固態結中卻很難實現。

現在，中國北京清華大學李原領導的研究小組選擇了超分子方法。它基于一種雙穩態的索烴，這意味著它在氧化態和還原態都很穩定，可以以正電、負電或不帶電的狀態存在。索烴是由兩個大分子環組成的系統，這兩個環就像鏈條中的兩個鏈節一樣環環相扣，但沒有化學鍵。

為了構建憶阻器，研究小組將索烴沉積在涂有含硫化合物的金電極上，通過靜電作用將其結合在一起。在此基礎上，他們又放置了第二個電極，該電極由涂有氧化鎵的鎵銦合金制成。索烴在兩個電極之間形成了一個由扁平分子組成的自組裝單層。這種被命名為 AuTS-S-（CH2）3-SO3-Na+//［2］catenane//Ga2O3/EGaIn 的組合形成了憶阻器。

正如 RRAM 所要求的那樣。這些新型超分子憶阻器可根據外加電壓在高阻態（關）和低阻態（開）之間切換。這些分子電阻開關實現了至少 1000 次擦除-讀?。ㄩ_）-寫入-讀?。P）循環。接通和斷開之間的切換時間大大小于一毫秒，可與商用無機憶阻器媲美。

分子開關可在幾分鐘內“記住”設定狀態 - 開或關。這使它們成為具有非易失性存儲能力的高效分子憶阻器的一個非常有前途的起點。此外，它們還具有二極管或整流器的功能，這使它們成為開發分子納米憶阻器的有趣元件。