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37 Jahre lang Theorie, nun Praxis: der Memristor.
Ein Forscherteam der HP Labs in Palo Alto, Kalifornien, hat ein elektronisches Bauteil realisiert, dass 37 Jahre lang nur in der Theorie existierte: Den Memristor. Das Wort Memristor setzt sich aus den englischen Wörtern "memory", also Gedächtnis, und "resistor", Widerstand, zusammen. Ein Memristor ist ein "Widerstand mit Gedächtnis" . Er kann wie ein Flash-Memory-Schaltkreis eine Information - eine 0 oder ein 1 - permanent speichern, auch wenn kein Strom fliesst. Im Gegensatz zu einer Flash-Memory-Zelle, die aus mehreren Transistoren und Kondensatoren besteht, ist er aber ein einziges elektronisches Grund-Bauteil, das heisst deutlich kleiner. Ausserdem sind Memristoren sehr schnell beim Speichern der Information: Gemäss dem Forscherteam so schnell, dass ihr Tempo momentan gar nicht messbar ist.
Theoretisch müssten sich daher aus Memristoren Speicherchips bauen lassen, die um Grössenordnungen dichter und schneller sind, als heutige Flash-Speicher. Ob dies auch in der Praxis so ist, und ob die Memristor-Technologie anderen Ansätzen für zukünftige Speicher überlegen ist, muss aber erst noch bewiesen werden. HP dürfte die praktische Entwicklung in die Hände eines Chipspezialisten geben. Bis Memristor-basierte Chips auf dem Markt erscheinen könnten, falls die Technologie überhaupt marktfähig gemacht werden kann, werden wahrscheinlich noch einige Jahre vergehen.
Leon Chua, ein Professor an der kalifornischen Berkeley-Universität, hatte 1971 postuliert, dass es neben den drei bekannten passiven elektronischen Grundbauteilen - Widerstände, Kondensatoren und Induktoren (Spulen) - noch ein viertes Bauteil geben sollte, eben den Memristor. Chua kam zum Schluss, dass dieses vierte Bauteil aus Symmetriegründen existieren müsste und belegte dies mit mathematischen Berechnungen.
Die realen Memristoren, die das HP-Forscherteam im Wissenschaftsmagazin 'Nature' von gestern vorstellten, sind gemäss einem Bericht von 'news.com' im Prinzip kurze Drähtchen, die aus zwei Schichten Titanoxid bestehen. Die untere Schicht enthält genau zwei Sauertoffatome pro Titanatom, die obere Schicht ein paar Atome weniger. Dies bewirkt, dass in dieser Schicht eine Art "Blasen" enthalten sind. Wenn ein Strom einer gewissen Stärke durch die untere Schicht geleitet wird, verlagern sich einige Blasen in diese Schicht, so dass sich der Widerstand permanent ändert. Dieser Vorgang kann später durch einen erneuten, kontrollierten Stromstoss rückgängig gemacht werden. Der Widerstand des Memristors ist also nicht konstant, sondern hängt von seiner "Geschichte" ab, und je nachdem, ob er gerade einen hohen oder tieferen Widerstand hat, kann dies als 0 oder 1 gelesen werden. (Hans Jörg Maron)
(Bild: J.J. Yang, HP Labs. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme von 17 Memristoren nebeneinander.)