TLDR: Nový paměťový obvod funguje při 700 °C. To otevírá cestu k elektronice schopné přežít extrémní prostředí, jako je povrch Venuše. Studie tuna.

I když všichni adorují Mars, jeden z nejzajímavějších světů naší soustavy máme přesně na druhé straně od něj – je jím totiž Venuše!

Má skoro stejnou velikost jako my a pravděpodobně i velmi (velmi!) aktivní vulkanismus… Plus klimatické podmínky doslova pekelného ražení. Ačkoliv bychom teoreticky měli mít z Venuše plejádu dat, skutečnost, že hrstka sond vyslaných k ní se tu doslova rozpustila, nám poněkud kalí vědátorování…

Ale nová studie na tomto poli dosáhla významného pokroku – konečně totiž pomalu dosahujeme na elektroniku, která by mohla fungovat relativně déle i v prostředí druhé planety!

„Proč to elektronika dneska neumí?“

Všechna elektronika má jedno slabé místo – horko. Byť čipy mohou přežít teploty vyšší než třeba lidi, furt stačí pár stovek stupňů a i ten nejchytřejší čip se promění v drahou cihlu. Nejenže teplo zhoršuje výkon naší dnešní elektroniky, ale v prostředí Venuše se naše polovodiče rozpouštějí jako Eskymák na Sahaře…

Když se čip zahřeje, atomy uvnitř se začnou hýbat. A to bohužel víc, než by měly. V klasických paměťových zařízeních to vede k tomu, že se materiál „propojí“ tam, kde nemá – to vede ke zkratu a pak i konci dané elektroniky. Proto všechny dnešní technologie končí někde kolem ~200 °C. Nad tím už visí Damoklův meč křemíkové nebe!

Ale již pěkných pár let panuje snaha vyvinout vysokoteplotní elektroniku, která by dokázala fachat i během barbecue…

„Jak to může fungovat?“

Výměnou materiálů! Známe poměrně dost matrošů, které mohou operovat i ve vyšších teplotách – problém je jim zároveň dodat vlastnosti elektroniky. Nyní ale v nové studii vznikl první memristor operující při 700 °C!

Memristor je paměťový obvod, v tomto případě mající jednoduchou strukturu z wolframu, keramiky (oxid hafnia) a grafenu. Právě ten poslední filuta je klíčem k fungování obvodu – grafen funguje jako bariéra, která zabrání atomům wolframu „zakotvit“ a vytvořit zkrat…

A pozor, limit 700 °C není vrchní hranice funkce, ale vrchní hranice měření teploty – teoreticky by tak memristor mohl fungovat i při teplotách ještě vyšších!

„Jeden memristor stačí na novou elektroniku?“

No, zatím samože nikolivěk… Zatím je to celý eném laboratorní demonstrace. Cesta k reálnému nasazení bude delší jak pondělek bez kávy – bude nutno vyřešit myriádu problémů od stability přes výrobu až po cenu. Pořád nás tedy od funkční vysokoteplotní elektroniky dělí nejspíše řada dekád…

Ale! Taková elektronika není zajímavá jenom pro vědátory toužící rajdit dronama po povrchu Venuše – může přinést zajímaví aplikace i pro využití v geotermálních vrtech na Zemi nebo pro nitro jaderných (a v době nasazení možná už i fúzních) reaktorů!

Kdo ví, možná nás jednou čeká i éra, kdy nás tolik nebude pálet problematika chlazení elektroniky – protože prostě elektronika bude fungovat dobře i při dnes nepředstavitelných hicech…

Je to samože furt spíše sen pro druhou půlku století – první praktické kroky mu však již byly položen!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]