चरण पृथक्करण, जब अणु तेल और पानी की तरह अलग हो जाते हैं, तो ऑक्सीजन प्रसार के साथ-साथ मेमरिस्टर्स की मदद करने के लिए काम करता है - विद्युत घटक जो विद्युत प्रतिरोध का उपयोग करके जानकारी संग्रहीत करते हैं - बिजली बंद होने के बाद भी जानकारी बनाए रखते हैं, मिशिगन विश्वविद्यालय के नेतृत्व में हाल ही में किए गए एक अध्ययन के अनुसारप्रकाशितमेंमामला.

इस बिंदु तक, स्पष्टीकरणों से यह पूरी तरह से समझ में नहीं आया है कि संस्मरणकर्ता बिना किसी जानकारी को कैसे बनाए रखते हैंशक्ति का स्रोत, के रूप में जाना जाता हैनॉन - वोलेटाइल मेमोरी, क्योंकि मॉडल और प्रयोग मेल नहीं खाते।

"हालांकि प्रयोगों से पता चला है कि उपकरण 10 वर्षों से अधिक समय तक जानकारी बनाए रख सकते हैं, समुदाय में उपयोग किए गए मॉडल से पता चलता है कि जानकारी केवल कुछ घंटों तक ही बरकरार रखी जा सकती है," सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के यू-एम डॉक्टरेट स्नातक और पहले लेखक जिंगक्सियन ली ने कहा।अध्ययन।

गैर-वाष्पशील मेमरिस्टर मेमोरी को चलाने वाली अंतर्निहित घटना को बेहतर ढंग से समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक उपकरण पर ध्यान केंद्रित किया जिसे कहा जाता हैप्रतिरोधक रैंडम एक्सेस मेमोरीया आरआरएएम, शास्त्रीय कंप्यूटिंग में उपयोग की जाने वाली अस्थिर रैम का एक विकल्प है, और निष्कर्ष विशेष रूप से ऊर्जा-कुशल कृत्रिम बुद्धिमत्ता अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक हैं।

विशिष्ट आरआरएएम का अध्ययन किया गया, एफिलामेंट-टाइप वैलेंस चेंज मेमोरी (वीसीएम), दो प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के बीच एक इंसुलेटिंग टैंटलम ऑक्साइड परत को सैंडविच करता है।जब प्लैटिनम इलेक्ट्रोड पर एक निश्चित वोल्टेज लागू किया जाता है, तो एक प्रवाहकीय फिलामेंट इंसुलेटर से इलेक्ट्रोड तक गुजरते हुए एक टैंटलम आयन ब्रिज बनाता है, जो बिजली को प्रवाहित करने की अनुमति देता है, जिससे सेल को बाइनरी कोड में "1" का प्रतिनिधित्व करने वाली कम प्रतिरोध स्थिति में डाल दिया जाता है।यदि एक अलग वोल्टेज लागू किया जाता है, तो फिलामेंट रिटर्निंग के रूप में भंग हो जाता हैऑक्सीजन परमाणुटैंटलम आयनों के साथ प्रतिक्रिया करें, प्रवाहकीय पुल को "जंग" करें और उच्च प्रतिरोध स्थिति में लौटें, जो "0" के बाइनरी कोड का प्रतिनिधित्व करता है।

एक बार यह सोचा गया था कि आरआरएएम समय के साथ जानकारी बरकरार रखता है क्योंकि ऑक्सीजन वापस फैलने में बहुत धीमी है।हालाँकि, प्रयोगों की एक श्रृंखला से पता चला कि पिछले मॉडलों ने चरण पृथक्करण की भूमिका की उपेक्षा की थी।

"इन उपकरणों में, ऑक्सीजन आयन फिलामेंट से दूर रहना पसंद करते हैं और अनिश्चित काल के बाद भी कभी वापस नहीं फैलेंगे। यह प्रक्रिया इस प्रकार है कि कैसे पानी और तेल का मिश्रण मिश्रण नहीं करेगा, चाहे हम कितना भी समय लगा लेंरुको, क्योंकि डी-मिश्रित अवस्था में उनकी ऊर्जा कम होती है," सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के यू-एम सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक यियांग ली ने कहा।

अवधारण समय का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने तापमान बढ़ाकर प्रयोग तेज कर दिए।250°C पर एक घंटा एक कंप्यूटर चिप के सामान्य तापमान 85°C पर लगभग 100 वर्षों के बराबर है।

परमाणु बल माइक्रोस्कोपी की अत्यधिक उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने फिलामेंट्स की छवि बनाई, जो केवल पांच नैनोमीटर या 20 परमाणु चौड़े मापते हैं, जो एक माइक्रोन चौड़े आरआरएएम डिवाइस के भीतर बनते हैं।

ली ने कहा, "हमें आश्चर्य हुआ कि हम डिवाइस में फिलामेंट ढूंढ पाए। यह भूसे के ढेर में सुई ढूंढने जैसा है।"

शोध दल ने पाया कि विभिन्न आकार के फिलामेंट्स अलग-अलग अवधारण व्यवहार उत्पन्न करते हैं।लगभग 5 नैनोमीटर से छोटे फिलामेंट्स समय के साथ घुल जाते हैं, जबकि 5 नैनोमीटर से बड़े फिलामेंट्स समय के साथ मजबूत होते जाते हैं।आकार-आधारित अंतर को केवल प्रसार द्वारा नहीं समझाया जा सकता है।

साथ में, प्रायोगिक परिणामों और थर्मोडायनामिक सिद्धांतों को शामिल करने वाले मॉडलों से पता चला कि प्रवाहकीय फिलामेंट्स का निर्माण और स्थिरता चरण पृथक्करण पर निर्भर करती है।

अनुसंधान टीम ने रेड-हार्ड मेमोरी चिप में मेमोरी रिटेंशन को एक दिन से बढ़ाकर 10 साल तक बढ़ाने के लिए चरण पृथक्करण का लाभ उठाया - अंतरिक्ष अन्वेषण में उपयोग के लिए विकिरण जोखिम का सामना करने के लिए बनाया गया एक मेमोरी डिवाइस।

अन्य अनुप्रयोगों में अधिक ऊर्जा कुशल एआई अनुप्रयोगों के लिए इन-मेमोरी कंप्यूटिंग या इलेक्ट्रॉनिक त्वचा के लिए मेमोरी डिवाइस शामिल हैं - मानव त्वचा की संवेदी क्षमताओं की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस।ई-स्किन के रूप में भी जानी जाने वाली इस सामग्री का उपयोग संवेदी प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए किया जा सकता हैकृत्रिम अंग, नए पहनने योग्य फिटनेस ट्रैकर बनाएं या रोबोट को नाजुक कार्यों के लिए स्पर्श संवेदना विकसित करने में मदद करें।

ली ने कहा, "हमें उम्मीद है कि हमारे निष्कर्ष सूचना भंडारण उपकरण बनाने के लिए चरण पृथक्करण का उपयोग करने के नए तरीकों को प्रेरित कर सकते हैं।"

फोर्ड रिसर्च, डियरबॉर्न के शोधकर्ता;ओक रिज राष्ट्रीय प्रयोगशाला;अल्बानी में विश्वविद्यालय;NY बनाता है;सैंडिया राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ;और एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी, टेम्पे ने इस अध्ययन में योगदान दिया।डिवाइस को लूरी नैनोफैब्रिकेशन फैसिलिटी में बनाया गया था और मिशिगन सेंटर फॉर मैटेरियल कैरेक्टराइजेशन में इसका अध्ययन किया गया था।