Elektronik-Durchbruch könnte Speicherchips revolutionieren.

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Kühnheit, Intuition, Geduld, Hartnäckigkeit, viel Talent und ein wenig Glück sind gesunde Eigenschaften für einen jungen Wissenschaftler. Jun Yao hat sie alle.

Das fünfte Jahr Doktorand an der Rice University glaubte so stark an seiner Entdeckung vor zwei Jahren, dass er dafür auf die Matte ging.

Was Yao gefunden könnte ein Spiel-Wechsler in der angehenden Bereich der Nanoelektronik. Während der Arbeit an einem Projekt Speicherbausteine erstellen basierend auf Graphit, entdeckte er, dass er nanokristallinen Wege in Siliziumoxid, Isolator bilden könnte, die das Graphit zugrunde liegenden wurde einfach durch Anlegen von Spannung. Kleinere Pulse von über 8 und 3,5 Volt würde immer wieder brechen und den Weg zu verbinden. Besser noch, wurde die Technik zur Grundlage für ein zwei-Terminal resistiver Speicher ca. 5 Nanometer breiten etwas.

Der Durchbruch bringt Hochleistungs-3-d-Speicherchips einen Schritt näher an der Realität; Rices kommerzielle Partner arbeiten bereits an Prototypen, die sie erwarten, auch mit den Technologien, die das Streben nach Dominanz in der nächsten Generation Computer-Speicher antreten.

Yaos Offenbarung verursacht einen Spritzer in der Presse, wenn seine National Science Foundation unterstützt Papier, Co-Autor mit Kollegen graduate Student Zhengzong Sonne und drei Reis Professoren in Nano Letters veröffentlicht wurde. Am selben Tag erschien die Geschichte auf Seite 1 der New York Times.

Es war der Lohn für zwei Jahre kämpfen, um eine Vielzahl von Skeptikern, einschließlich seine Labor-Partner erklären, dass das Siliziumoxid selbst alle eins benötigt, um die nächste Generation Computer-Speicher zu bauen war.

"Ich weiß nicht, wie diese Idee zu mir kam. Vielleicht war es nur ein zufälliger Gedanke,"sagte Yao, 29, wer einen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik und eines Masterabschluss in computational Physics an der Fudan University in seiner Heimat China. Er half mit einem graphitische Speicher-Projekt in der Reis-Labor des Chemikers James Tour, als er beschloss, das Graphit als ein Kontrollexperiment entfernen – und die Schaltung funktioniert immer noch.

"Ich war ziemlich überrascht, aber aufgeregt. Ich habe das Experiment am Abend, habe das Ergebnis und schickte eine E-mail an Dr. Tour. Ich habe es markiert ' wichtig! Hey, du musst dies anschauen! " Begann, am nächsten Tag, die längeren Debatten über den Mechanismus zwischen mir und der graphitische Jungs", fügte er hinzu.

Yao monatelang testen seine Idee, Kombination von Siliziumoxid mit jedem Material, die er finden konnte. Sie alle arbeiteten, sagte er, weil das Siliziumoxid Last trug. Eines seiner Co-Berater, Reis Professor und kondensierter Materie Physiker Douglas Natelson, Forscher hingewiesen hatte sehen ähnliche Effekte in Siliziumoxid seit den 1960er Jahren, aber keiner hatte die Mittel, um den Mechanismus zu verstehen.

Yao schließlich fanden heraus, die einen starken Impuls durch eine Schicht aus Siliziumoxid, eingeklemmt zwischen halbleitenden Silizium würde ausziehen Sauerstoffatome, erstellen die nanoskaligen Bit zwischen den Terminals, denen nachfolgenden Impulse könnten ein- oder auszuschalten.

"Ich habe alle Arten von Schaltgeräten aus amorphem Kohlenstoff, halbleitende Titannitrid, Nanoröhren, Metall-Nanopartikeln und den Leuten graphitische Speicher diese Daten vorzulegen." Aber ich wusste nicht, was mir klar ist nicht unbedingt eindeutig zu anderen Menschen", sagte Yao. "Es ist ein schwer zu verkaufen. Auch Dr. Tour war 50 / 50, aber er keine willkürliche Entscheidung und war bereit, die Geschichte entwickeln zu lassen."

Während akademischen Rivalen einen einflussreichen Artikel über graphitische Erinnerung veröffentlicht in Nature Materials Ende 2008 vorbereitete, gearbeitet, Yao um seinen Fall, schließlich bringt genügend Beweise, um die Tour und seine Co-Berater, Lin Zhong, Reis Professor für elektrische und Computertechnik zu gewinnen. • Natelson sagte, dass er von Anfang an überzeugt war.

"Ich habe gelernt, dass die überzeugendste Art, Menschen etwas zu sagen, nicht deine Faust zu kämpfen; Es ist zu Lächeln und sage den Leuten, mit Geduld, "OK, das ist was ich getan habe. Was denkst du? "" Yao, sagte. "Dieser Prozess hat mir viel mehr, als die Wissenschaft selbst. "Es gab mir ein Gefühl wie meine Ideen auf freundliche Weise zu verkaufen."

Yao kam Tour Aufmerksamkeit, als die neu angekommene Studenten an seine Tür klopften. Der Chemiker fand es seltsam, dass ein Student der Physik einen Job in seinem Labor suchen würden – aber ging mit ihm, schließlich.
"Ich stieß Dr. Tour Website und dachte, dass sie einige wirklich interessante Dinge tun", sagte Yao, Wer kämpfte um ein Forschung-Haus bei der Ankunft im Reis zu finden (und schließlich fand drei).

"Er habe eine Position zur Verfügung, aber ich fand heraus, wo und wann wurden seine Sitzungen statt und sich jede Woche zeigte." Tour endlich bemerkt die ruhigen Schüler sitzt in der Ecke und ihn mit einer Forscherin eingehakt.

"Er stieß irgendwie seinen Weg. Es war schwer, ihm zu sagen, Nein, "sagte Tour.

Noch bevor die neue Offenbarung hatte Yao sein Profil bei Reis, ein Nano-Forschung-Kraftpaket zum 25 Jubiläum der nobelpreisgekrönten Entdeckung der Buckyball mit einer Konferenz und Gala nächste Woche angehoben.

Im Dezember letzten Jahres wurde Yao und Forschungspartner heimlich "Nano-Eulen," Wälder von Kohlenstoff-Nanoröhren in der Rice University Logo geformt. Er zog mühsam die Eule in einem Elektronenstrahl Controller durch das Logo mit der Maus nachzeichnen.

Yao will nun seine neue Paper one-up durch die Suche nach einem Weg, die Funktionsweise seiner Silizium-Oxid-Erinnerung zu visualisieren. "Dieses Projekt noch nicht fertig ist," sagte er. "Ich hoffe, dass ich mehr Details über die Funktionsweise bieten können."

• 10 revolutionäre Computer
• 10 Technologien, die Ihr Leben verändern wird
• BYU mit DNA geschrieben

Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.