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全球最新突破!液态金属存储器 FlexRAM 公布:清华大学开发,氧化还原模拟二进制

2024/1/23 11:57:23 来源:IT之家 作者:汪淼 责编:汪淼

IT之家 1 月 23 日消息,清华大学研究人员开发出了一种液态金属存储器,命名为 FlexRAM,研究已发表于《Advanced Materials(先进材料)》杂志。

▲ 图源清华大学,引用自 IEEE.org,下同

FlexRAM 是首款完全灵活的电阻式 RAM 设备,其主要成分包括悬浮并注入 Ecoflex(一种可拉伸生物聚合物)的液态金属镓液滴(用于 1/0 二进制存储值的电荷)。

研究人员使用镓基液态金属来实现 FlexRAM 的数据写入和读取过程。在仿生学的一个例子中,镓基液态金属(GLM)液滴在模拟神经元超极化和去极化的溶液环境中经历氧化和还原机制。

清华大学 FlexRAM 研究人员之一刘静教授表示:“这一突破从根本上改变了传统的柔性存储概念,为未来软体智能机器人、脑机接口系统、可穿戴 / 植入电子设备提供了理论基础和技术路径。”

FlexRAM 处于氧化和还原状态

▲ FlexRAM 处于氧化和还原状态

研究人员通过正偏压和负偏压分别定义信息“1”和“0”的写入。当施加低电压时,液态金属被氧化,对应于高阻状态“1”。通过反转电压极性,它将金属返回到其初始低电阻状态“0”。这种可逆的切换过程允许存储和擦除数据。

为了展示 FlexRAM 的读写功能,研究人员将其集成到软件和硬件设置中。他们通过计算机命令,将一串以 0 和 1 的形式表示的字母和数字编码到由 8 个 FlexRAM 存储单元组成的阵列上,相当于 1 个字节的数据信息。使用脉宽调制将计算机的数字信号转换为模拟信号,以精确控制液态金属的氧化和还原。

刘静教授表示,目前的 FlexRAM 原型是易失性存储器(断电后数据就会丢失)。但其认为,内存原理允许将设备开发成不同形式的存储。

而在实验中,即使电源关闭,FlexRAM 在低氧或无氧环境中仍然可以保留数据长达 43,200 秒(12 小时)。它还具有可重复使用性,可在超过 3,500 次操作循环中保持稳定的性能。

IEEE Spectrum 也对此表示,随着研究人员和工程师不断应对挑战并完善技术,FlexRAM 在软体机器人、脑机接口系统和可穿戴 / 植入式电子产品中的潜在应用可能非常重要。

IT之家查询发现,清华大学医学院官网显示,刘静教授长期从事液态金属、生物医学工程与工程热物理等领域交叉科学问题研究并作出系列开创性贡献。他发现液态金属诸多全新科学现象、基础效应和变革性应用途径,开辟了液态金属在生物医疗、柔性机器人、印刷电子与 3D 打印以及芯片冷却等领域突破性应用,提出并推动了中国液态金属谷与液态金属全新工业的创建和发展。

刘静教授于 1992 年获得清华大学理工双学士学位,1996 年获得清华大学工学博士学位,曾为美国普渡大学博士后及麻省理工学院高级访问学者。分别于 1998、2005 年入选中国科学院及清华大学百人计划。2003 年国家杰出青年科学基金获得者;曾获国际传热界最高奖之一“威廉∙伯格奖”、全国首届创新争先奖、入围及入选“两院院士评选中国十大科技进展新闻”各 1 次,入选 CCTV 2015 年度十大科技创新人物,入围 2015 R&D 100 Awards Finalists 等。

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