Consommation réduite et mémoires à vitesse plus élevée. La révolution vient d’Italie

De nouveaux dispositifs innovants, tels que les mémoires résistives (ReRAM) qui stockent les données en modifiant leur résistance, plus rapide et avec une consommation moindre par rapport aux méthodes traditionnelles. Mais aussi des interrupteurs électriques basse consommation pour réduire la consommation électronique et ainsi améliorer les performances des systèmes de calcul et de mémoire. Il existe de nombreuses applications d’une nouvelle découverte italienne qui a montré comment les “matériaux Mott” – c’est-à-dire un type d’isolant fondamentalement différent des isolants conventionnels, capables de passer de l’état isolant à l’état conducteur – peuvent changer d’état précisément à cause de les défauts topologiques de leur structure cristalline.

« Nous avons vu – déclare à Adnkronos Claudio Giannetti, coordinateur de l’étude et directeur des laboratoires interdisciplinaires de physique avancée des matériaux au Département de mathématiques et de physique de l’Université catholique de Brescia – que leLa transformation ne s’est pas produite par hasard, mais à un point précis appelé défaut topologique, c’est-à-dire que lorsque le matériau est isolant, il forme des structures géométriques qui suivent des règles mathématiques très précises, un défaut intrinsèque dans la structure même du matériau.». L’étude a été réalisée en collaboration avec la fondation Imdea Nanociencia de Madrid, la KU Leuven belge, la Sissa de Trieste et le Diamond Light Source, un synchrotron anglais, et publiée dans la revue « Nature Communications ». La recherche a été menée spécifiquement sur un oxyde de vanadium particulier (V₂O₃) et a montré comment ce sont précisément ces défauts qui déclenchent la transition. L’expérience qui a conduit à cette découverte a été réalisée à la Diamond Light Source au Royaume-Uni.

« Nous avons pris la lumière du synchroton – explique Giannetti – et l’avons focalisée de manière à voir les électrons émis, puis nous les avons passés à la microscopie ». Les chercheurs ont pu constater comment la transformation d’isolant en conducteur ne s’est pas produite de manière aléatoire, mais au moment du défaut topologique : “Maintenant que nous savons que c’est le défaut topologique qui est à l’origine du phénomène, de nouvelles expériences peuvent être conçues pour corriger les défauts et contrôler le processus de commutation résistive.dans le but d’obtenir un contrôle complet du processus et des dispositifs d’ingénierie capables de fonctionner à des vitesses sans précédent et avec une dissipation de puissance extrêmement faible », insiste le professeur.

Ces matériaux sont synthétisés à partir des atomes qui les composent avec des techniques permettant la création d’un cristal extrêmement fin de matériau pur.. « La commutation résistive est le processus fondamental qui sous-tend le changement soudain des propriétés électriques dans les dispositifs à semi-conducteurs sous l’action de champs électriques intenses » souligne Alessandra Milloch de l’Université catholique de Brescia et première auteure des travaux. « Malgré sa pertinence technologique, ce processus était considéré comme de nature stochastique, entraîné par des fluctuations locales et incontrôlables. Nous avons décidé d’approfondir et d’étudier la véritable nature de ce phénomène dans les dispositifs planaires constitués de deux contacts métalliques déposés sur un film mince de V2O3, qui est l’un des exemples les plus célèbres d’isolant Mott.

Les appareils qui pourraient être fabriqués amélioreraient l’efficacité et les performances des systèmes informatiques et de mémoire, avec de multiples applications allant des ordinateurs aux systèmes avancés d’intelligence artificielle. Pour Giannetti, l’idée des matériaux neuromorphiques représente « l’avenir de l’électronique ».