Creato un chip che resiste fino a 700°C: le ipotesi sulle sue applicazioni, tra Spazio e IA
L’Università della California del Sud ha creato un memristore che può resistere ad altissime temperature (anche più della lava). Nonostante sia ancora un prototipo si aprono già diversi scenari sulla sua applicazione: dai viaggi nello Spazio fino all’Intelligenza Artificiale.
Una variabile apparentemente banale, quella del calore, è in realtà uno dei più grandi limiti dell’elettronica moderna. Tutti i dispositivi elettronici hanno una soglia di tolleranza (generalmente entro i 200 gradi Celsius) superata la quale smettono di funzionare correttamente. Sicuramente, non capita tutti i giorni di dover utilizzare uno smartphone a temperature così estreme, tuttavia chip e altri componenti elettroniche con questo limite vengono escluse da tutta una serie di scenari di ricerca scientifica: basti pensare alla superficie di Venere che supera i 400 gradi (è il pianeta più caldo del nostro sistema solare), o anche pozzi geotermici e reattori nucleari. Ora, una ricerca dell’Università della California del Sud pubblicata su Science potrebbe aver risolto questo problema mettendo a punto un chip che continua a funzionare correttamente fino a 700 gradi.
«È la migliore memoria ad alta temperatura mai dimostrata», ha dichiarato in un comunicato Joshua Yang, senior author dello studio e professore di ingegneria all’Università della California del Sud.
Com’è fatto e come funziona il memristore che resiste alla temperatura del magma vulcanico
Il chip messo a punto dal team di ricercatori di Yan all’Università della California del Sud è un memristore: un componente nanoscopico che svolge sia funzioni di memorizzazione dei dati che di calcolo. Il suo nome infatti è una crasi di “memory resistor”. La cosa interessante di questa tipologia di componenti elettrici è che possono funzionare anche in assenza di alimentazione rendendoli quindi interessanti in molteplici campi di applicazione.
Il memristore progettato da Jian Zhao (primo autore dello studio) si compone di tre strati:
- Un elettrodo superiore in tungsteno
- Uno strato intermedio di ossido di afnio ceramico
- Un elettrodo inferiore un grafene
Riportiamo i materiali perché sono proprio questi che permettono al dispositivo di resistere a temperature così elevate. Basti solo pensare che il tungsteno ha il punto di fusione più elevato tra tutti gli elementi della tavola periodica, mentre il grafene (materiale molto utilizzato in elettronica, per batterie, circuiti e sensori ad esempio) è noto proprio per la sua resistenza termica.
Dai test in laboratorio questo nanochip ha registrato notevoli prestazioni. Alla temperatura di 700 gradi, il dispositivo ha mantenuto per 50 ore consecutive i dati memorizzati. Ha superato inoltre un miliardo di cicli di commutazione in poco più di una decina di nanosecondi e operando a soli 1,5 volt.
Le applicazioni del memristore con tungsteno e grafene
Sebbene un dispositivo di questo tipo e capace di operare in condizioni così estreme rappresenti una svolta, lo stesso Yang ha invitato ad un cauto ottimismo. Si tratta, dopotutto, di un prototipo realizzato in un laboratorio in modo artigianale: bisognerebbe trovare il modo di produrlo su larga scala in tempi ragionevoli. Inoltre, non è solo un memristore a fare un computer da mandare nello Spazio: ci sarebbe sempre bisogno di altri componenti e circuiti logici che hanno ancora diversi limiti.
In ogni caso, il team si è detto fiducioso poiché indubbiamente questo progetto apre a diversi ambiti di applicazione. Innanzitutto, come detto prima, i viaggi spaziali: siamo in presenza di un chip che sopravvivrebbe anche a temperature estreme come quelle del pianeta Venere, dove ogni veicolo spaziale mai avvicinatosi alla sua atmosfera è stato prontamente distrutto dal calore eccessivo. Ma un memristore è anche un dispositivo con ottime capacità computazionali, sempre più fondamentali nei sistemi di Intelligenza Artificiale moderni come i LLM (Large Language Model) alla base dei chatbot che usiamo tutti i giorni.
«Questo è il primo passo» ha detto Yang «c’è ancora molta strada da fare. Ma logicamente si può vedere: ora è possibile».