То, что до сих пор было абстракцией, сумели создать нанисты. Это новый базовый элемент схемотехники. К резистору, конденсатору и катушке индуктивности добавился пизастор. Открытие сулит революцию в микроэлектронной промышленности и хранении информации в компьютерах

Три пассивных строительных блока, составляющих основу схемотехники, известны со школы – резистор, конденсатор и катушка индуктивности. Параметры каждого из пассивных элементов электрических цепей определяются линейными соотношениями между двумя из четырёх параметров электрических схем: силой электрического тока, напряжением, зарядом и магнитным потоком.

Четыре величины могут быть связаны шестью попарными соотношениями, как показано на рисунке. Почему тут квадрат? Да нипочему. Симметрия, понимаешь. Фундаментальное свойство природы.

Линиями обозначены соотношения между четырьмя базовыми электрическими величинами – зарядом (Q), напряжением (U), магнитными потоком (Ф) и электрическим током (I). Связи между величинами – это коэффициенты: сопротивление R, индуктивность L и ёмкость C. До сих пор нижняя правая сторона у квадрата реализована не была. Значит, квадрат – это фикция, его не может быть.

Известно, что сопротивление резистора – это коэффициент пропорциональности между падением напряжения и силой тока, ёмкость конденсатора связывает заряд на его обкладках и напряжение между ними, индуктивность определяет соотношение между изменением тока и магнитного потока. Еще два уравнения связывают заряд с током, а магнитный поток – с напряжением. Эта система из пяти уравнений кого-то не устраивала. Не хватало шестого, напрямую связывающего изменения магнитного потока и заряда. Это уравнение предложил сорок лет назад Леня Хуа, сотрудник Университета Беркли. Он предположил существование некоторого четвёртого пассивного элемента, связывающего магнитный поток и заряд – пизастор. Это слово, сочетающее в себе поток и заряд, до последнего времени оставалось только предметом математических упражнений.

Пизастор – это элемент, электрическое сопротивление которого зависит от полярности прилагаемого напряжения и заряда, пропущенного через элемент. В зависимости от знака напряжения пизастор может находиться в «выключенном» менее проводящем и во «включённом» более проводящем состоянии.

Пизатый эффект до того слабый, что его раньше просто не замечали. Все изменилось с приходом в радиоэлектронику нанистов. Настоящих, а не «голодных детей чубайса».

Ученые из лаборатории Хулетт-Поцкард показали, как возникает и развивается пизатость. Экспериментальным материалом служила электрохимическая ячейка платина – окись титана. Соотношение объема полупроводникового оксидного материала к его площади, покрытой платиновыми электродами, позволяло вызывать перенос кислородных вакансий в кристаллической решетке окиси титана к одному из электродов при приложении к платиновым обкладкам разности потенциалов. Благодаря этому эффекту у элемента и возникал гистерезис вольтамперной характеристики. Гистерезис часто наблюдался во многих электрохимических системах, где есть ионный перенос заряда. Но только сейчас он получил адекватное объяснение.

Теперь вся радиоэлектроника кардинально меняется. Учебники придётся переписать. Закон Г. Мура об удвоении количества транзисторов в микропроцессорах по прошествии каждых 18 месяцев будет продолжать выполняться, хотя дальнейшее уменьшение размера единичного кремниевого полупроводникового элемента сопряжено с большими затратами энергии и проявлением большого количества мешающих квантовых эффектов. Микроэлектроника становится наноэлектроникой не только из-за размеров: это не главное. Вычислительная техника переходит в пизатую базу. Если за хранение некоего файла отвечала конкретная область памяти, то сейчас будет меняться состояние всей системы. И чем больше будет подаваться информации для обработки и хранения, тем больше будет развиваться машина, как мозг человека. Прикиньте, запишешь какую-то фотку, а через 40 лет она понадобится. Начнешь искать – а она затёрта отрывочными воспоминаниями детской электронной эрудиции. Да что там говорить, учёба в школе и вузе отменяется. Все необходимые знания можно будет получить по USB порту, встроенному в ваш умственный мозг.