Вещественные доказательства меминдуктивности в пассивном, двух

Том 13 научных докладов, номер статьи: 1817 (2023) Цитировать эту статью

4193 Доступа

123 Альтметрика

Подробности о метриках

Первый преднамеренный мемристор был физически реализован в 2008 году, а мемконденсатор — в 2019 году, но о реализации меминдуктора еще не сообщалось окончательно. В этой статье первое физическое свидетельство меминдуктивности показано в двухполюсной пассивной системе, состоящей в основном из электромагнита, взаимодействующего с парой постоянных магнитов. Подробно обсуждается роль последовательного сопротивления как паразитического компонента, затрудняющего выявление потенциального меминдуктивного поведения в физических системах. Понимание и устранение паразитного сопротивления как «резистивного потока» тщательно исследуется, обеспечивая методологию извлечения меминдудукции из такой системы. Обоснование происхождения меминдудуктивности объясняется с обобщенной точки зрения, обеспечивая основу, указывающую на то, что этот конкретный элемент является реализацией фундаментального элемента схемы. Показано, что реализованный здесь элемент имеет три требуемых и необходимых отпечатка пальца меминдуктора, а его место в периодической таблице элементов схемы обсуждается путем расширения генеалогии мемристоров до меминдукторов.

В своей основополагающей статье 1971 года1 Леон Чуа заметил, что, хотя резистор, конденсатор и катушка индуктивности определялись соответственно соотношениями ток-напряжение, заряд-напряжение и ток-поток, элемент схемы, определяемый соотношением заряд-поток, отсутствовал. Это привело его к мысли о четвертом фундаментальном элементе схемы — мемристоре, который характеризовался определяющей связью между зарядом и потоком. В 1977 году Чуа определил более широкий класс мемристивных систем2 и обновил определяющую особенность мемристора, сделав ее кривой «защемленного гистерезиса» в плоскости ток-напряжение. Позже он продолжил разработку генеалогии мемристоров3, при этом первоначальная идея взаимосвязи заряд-поток определялась только как требование для идеальных мемристоров, а не для универсальных и расширенных мемристоров. Идея определяющего соотношения на плоскости (v(α) − i(β)) является отличительной чертой идеального элемента схемы, где v(α)(t) определяется формулой (1), а α, β являются целыми числами. - далее привело к теоретической возможности существования бесконечного числа таких элементов, заполняющих двойную периодическую таблицу элементов фундаментальной цепи4,5.

Леон Чуа также отмечает в своей статье 1971 года, что «хотя мемристор ведет себя как обычный резистор в любой момент времени t0, его сопротивление (проводимость) зависит от всей прошлой истории тока (напряжения) мемристора». Это математическое описание может быть обобщено и использовано в качестве руководящего принципа для физической реализации любого фундаментального элемента схемы. Особый интерес среди таких элементов представляют конденсатор, емкость (упругость) которого зависит от истории его напряжения (заряда), называемый мемконденсатором, и дроссель, индуктивность (сопротивление) которого зависит от истории его тока (потока), называемый меминдуктор6. Хотя мемристор был физически реализован в 20087 году, а мемконденсатор — в 20198 году, меминдуктор до сих пор оставался неуловимым.

Важно признать современные дебаты о полезности применения математической модели Чуа к современным двухполюсным элементам. Действительно, для мемристивных элементов, управляемых транспортом кислородных вакансий, влияние точных моделей ионной диффузии на переменную состояния все еще обсуждается, не говоря уже о термодинамических аргументах с запасенной энергией, используемых против классификации резистивной памяти как мемристора. Однако завершение мозаики элементов памяти путем точного отображения двухконцевых элементов в модели имеет решающее значение для предоставления инструментов инженерам устройств и ученым в важных областях исследований, таких как нейроморфные вычисления и архитектура памяти. Таким образом, открытие и понимание меминдуктивного элемента жизненно важно для научной дискуссии о классификации устройств и развития важных новых технологических областей.