Todo lo que necesitas saber sobre los memristores definición y aplicaciones
En 1971, el ingeniero eléctrico Leon Chua acuñó el término "memristor", resultado de la combinación de las palabras "memoria" y "resistor", para referirse a un componente eléctrico pasivo de dos terminales no lineal, que relaciona el flujo magnético con la carga eléctrica. Recientemente, se ha descubierto que los dispositivos RRAM, también conocidos como ReRAM, están conectados con la idea de memristor. Según estudios matemáticos, el memristor funciona de la siguiente manera: la resistencia eléctrica del dispositivo no es constante, sino que depende de la corriente previa que haya pasado por él en el pasado. Esto significa que su resistencia actual se basa en la cantidad de carga eléctrica que haya pasado a través de él y en qué dirección en el pasado, lo que se conoce como propiedad "no-volátil". Incluso cuando se desconecta la alimentación eléctrica, el memristor recuerda su resistencia más reciente hasta que se vuelva a encender.
Antecedenteseditar
En 1971, Chua ideó una simetría conceptual entre tres componentes eléctricos no-lineales: el resistor (que relaciona voltaje y corriente), el capacitor (vinculado con voltaje y carga eléctrica) y el inductor (que relaciona flujo magnético y corriente). A partir de esta analogía, Chua especuló sobre la existencia de un nuevo elemento no-lineal fundamental: el memristor. Este componente, a diferencia de los demás, tiene una relación dinámica entre corriente y voltaje que incluye una memoria del comportamiento pasado. En comparación con otros resistores, el memristor destaca por su capacidad de recordar el voltaje y la corriente que ha tenido en el pasado. Aunque otros científicos también han propuesto resistores con memoria, como el memistor de Bernard Widrow, Chua fue el primero en introducir...
La resistencia de un memristor se basa en la integral de la señal aplicada a sus terminales, en lugar de su valor instantáneo, como ocurre en el caso de un varistor. Su nombre, acuñado por Chua, proviene de la palabra "memoria" y sus propiedades se deben a su capacidad de recordar la cantidad de corriente que ha pasado a través de él en el pasado. Otra forma de describir a este componente es como un elemento pasivo de un circuito que tiene dos terminales y una función que relaciona la integral de la corriente en función del tiempo (también conocida como carga) con la integral del voltaje en relación al...
La definición del memristor se basa en las variables fundamentales de los circuitos eléctricos: corriente y voltaje, y en sus integrales con respecto al tiempo. Al igual que ocurre con el resistor, el capacitor y el inductor, cada memristor tiene una función específica que determina su comportamiento en un circuito. Sin embargo, a diferencia de estos componentes, los memristores tienen una función dinámica que incluye elementos de memoria, lo que los convierte en únicos y no existen dos iguales. En lugar de ello, cada dispositivo implementa su propia función que está relacionada con la carga neta que ha pasado por él en el pasado.
Teoríaeditar
Definición del Memristor
El memristor se define a través de la relación entre el flujo magnético Φ,m(t) y la cantidad de carga eléctrica q(t). Esta relación es no-lineal y fue descrita originalmente en la investigación en relación al circuito de un inductor.
"Flujo magnético" es una generalización del comportamiento presente en un inductor y no representa directamente un campo magnético. A continuación, se discute su significado físico. El símbolo Φ,m puede entenderse como la integral del voltaje respecto al tiempo.
En cuanto a la relación entre Φ,m y q (carga eléctrica), la derivada de una con respecto a la otra varía según el valor de cada una, lo que permite que cada memristor se caracterice por su función de memristancia. Esta función describe la tasa de cambio del flujo en relación a la carga.
Aplicacioneseditar
El memristor de estado sólido de Williams es un componente revolucionario que puede ser combinado en dispositivos llamados crossbar latches, con el potencial de reemplazar a los transistores en las computadoras del futuro debido a su alta densidad de circuito.
Este avance tecnológico también podría aplicarse en memorias de estado sólido no volátiles, lo que permitiría una mayor capacidad de almacenamiento de datos en comparación con los discos duros y una velocidad de acceso similar a la DRAM. HP ha logrado prototipar una memoria "crossbar latch" con una densidad de 100 gigabits por centímetro cuadrado y propone un diseño en 3D aún más escalable con hasta 1000 capas o 1 petabit por centímetro cúbico.
Aunque en mayo de 2008, HP informó que su dispositivo alcanzaba solo una décima parte de la velocidad de la DRAM, se sigue trabajando en mejorar su desempeño y se ha demostrado que la resistencia de los memristores puede leerse mediante corriente.
El potencial de los memristores no se limita solo a ser una alternativa a los transistores, ya que también se han patentado aplicaciones en áreas como la lógica programable, el procesamiento de señales, las redes neuronales, los sistemas de control, la computación reconfigurable, las interfaces cerebro-computadora y la tecnología RFID.
Además, se están investigando las implicaciones lógicas de los memristores y se han reportado avances en esta dirección. Esto podría significar un avance en la forma en que se realiza la computación, permitiendo una alternativa a la lógica basada en CMOS.
Evaluación y análisis del memristoreditar
De acuerdo con la definición original en 1971, el memristor fue el cuarto elemento fundamental de los circuitos, que establecía una relación no-lineal entre la carga eléctrica y el flujo magnético.
En 2011, Chua propuso una definición más amplia, que incorporaba a todos los dispositivos de memoria de dos terminales no-volátiles basados en la conmutación de la resistencia. Williams argumentó que la MRAM, la memoria de cambio de fase y la RRAM también eran tecnologías memristivas.
Por su parte, algunos investigadores afirmaron que estructuras biológicas como la sangre y la piel también se ajustaban a los principios del memristor.
Críticas y discusiones en torno al memristor
En 2011, Meuffels y Schroeder señalaron que los primeros papeles sobre memristores incluían una suposición errónea acerca de la conducción de iones.
Al año siguiente, estos mismos autores discutieron diversas cuestiones fundamentales en la realización de memristores, haciendo hincapié en las insuficiencias en el modelo electroquímico presentado en el artículo de Nature "The missing memristor found" ("El memristor perdido es encontrado").
Meuffels y Soni destacaron el impacto de los efectos de la polarización de concentración en el comportamiento de las estructuras del óxido de titanio bajo estrés de un voltaje o corriente eléctrica.
Otro aspecto importante señalado por los autores es que las ecuaciones de estado dinámico creadas para un memristor controlado únicamente por corriente violan el principio de Landauer de la cantidad mínima de energía necesaria para cambiar estados de "información" en un sistema. Esto se debe a que, para que se cumpla la propiedad de no-volatilidad, es necesario que el memristor interno o los estados de información estén separados por barreras de energía libre de Gibbs.
