Een chip die temperaturen tot 700 graden Celsius kan weerstaan, belooft een nieuwe technologische revolutie. Moderne elektronische systemen, van smartphones tot satellieten, worden allemaal beperkt door hitte. Zodra de temperatuur boven de 200 graden Celsius komt, beginnen de prestaties af te nemen en kunnen storingen optreden. Ingenieurs hebben al lange tijd geprobeerd deze limiet te overwinnen, met beperkt succes.
Echter, onderzoekers van de University of Southern California hebben nu een belangrijke doorbraak bereikt. In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Science hebben ze een nieuw geheugenapparaat ontwikkeld dat blijft functioneren bij temperaturen tot 700 graden Celsius, hoger dan die van lava en ver buiten de grenzen van bestaande technologieën. Het apparaat vertoonde tijdens tests geen tekenen van falen en 700 graden Celsius was slechts het maximum dat kon worden gemeten.
Het nieuwe geheugenapparaat is een memristor, een apparaat op nanoschaal dat zowel informatie kan opslaan als berekeningen kan uitvoeren. Het is opgebouwd uit wolfraam als bovenste elektrode, hafniumoxide als isolatielaag en grafeen aan de onderkant. Deze combinatie zorgde voor indrukwekkende resultaten, zoals het bewaren van gegevens meer dan 50 uur bij 700 graden Celsius zonder te vernieuwen.
Deze doorbraak was eigenlijk niet het oorspronkelijke doel van het onderzoeksteam. Tijdens het werken aan een ander ontwerp met grafeen, ontdekten ze per ongeluk deze hittebestendige memristor. Verder onderzoek toonde aan dat grafeen voorkomt dat metaalatomen van de bovenste elektrode door de isolatielaag bewegen en kortsluiting veroorzaken bij hoge temperaturen.
De potentiële toepassingen van deze hittebestendige chip zijn enorm, vooral in extreme omgevingen zoals de ruimte. Elektronica die bij temperaturen boven de 500 graden Celsius kan werken, is essentieel voor ruimteverkenning, geothermische boor-, kern- en fusiesystemen. Bovendien kan deze technologie ook een belangrijke rol spelen in de kunstmatige intelligentie, met efficiëntere berekeningen en minder energieverbruik.
Hoewel de technologie nog in de kinderschoenen staat en er nog uitdagingen zijn zoals logische circuits op hoge temperatuur en massaproductie, is de potentie ervan enorm. Het onderzoeksteam benadrukt dat deze doorbraak een cruciale sprong is naar een opwindende toekomst van ruimteverkenning en high-tech toepassingen.
