Elektrické obvody možná zažijí další malou revoluci díky objevení nového stavebního prvku, tzv. meminduktoru. Co tato vychytávka dokáže?

První elektrický obvod spatřil světlo světa před více než dvěma stoletími. Přestože v době svého příchodu na trh způsobil technologickou revoluci, v průběhu následujících desetiletí se systém kondenzátorů, cívek a rezistorů dále příliš nevyvíjel. V roce 2008 však byl světu představen memristor – první součástka nesoucí předponu „mem“ odkazující na rezistor s pamětí. V roce 2019 se k němu přidal i memkapacitor. A letos byl objeven i třetí klíčový prvek elektrického obvodu z nově vznikající mem skupiny – meminduktor.

Elektrické obvody jsou mezi námi již více než 200 let. Za tu dobu se jejich podoba příliš nezměnila. Zdroj: Unsplash

Představa o elektrickém obvodu s pamětí je stará více než 50 let

Všechny mem prvky mají společnou jednu klíčovou vlastnost, a sice paměť. V kontextu elektrického obvodu to pak znamená, že jsou schopné zachovat si určitou část svých elektromagnetických vlastností i poté, co jimi již nejde proud. Právě tato závislost na změnách proudu v čase pak dává mem prvkům jedinečné schopnosti pro využití v elektrotechnice.

Hypotéza o existenci podobných součástek přitom sama o sobě inovativní není, a první úvahy například o memristoru se objevily již začátkem 70. let 20. století. Tyto prvky totiž měly zaplnit pomyslnou mezeru v chápání toho, jak elektrické obvody fungují. K výrobě skutečného memristoru však nebyly v době teorií o jeho vlastnostech k dispozici vhodné materiály. To se však změnilo s příchodem 21. století.

S objevem meminduktoru jakožto posledního dílku mem skládačky přišel tým amerických vědců z univerzity Texas A&M. Ti se zaměřili na sestavení obvodu, v němž mezi sebou vzájemně interagovaly elektromagnety a permanentní magnety, přičemž zkoumali vlastnosti magnetického pole v nejbližším okolí. V průběhu jednotlivých experimentů začali pozorovat mem vlastnosti elektrického obvodu, čímž dospěli k názoru, že se jim podařilo zkonstruovat právě meminduktor. Podobné vlastnosti pole totiž byly pozorovány právě při objevech memristoru i memkapacitoru.

Meminduktor nyní doplní dříve představené prvky memristor a memkapacitor. Zdroj: Unsplash

Pro plné využití nového prvku bude třeba dalších experimentů

Publikovaná studie, kterou vědci zveřejnili v časopise Scientific Reports, nabízí fyzikům nové možnosti pro experimentování. Přestože totiž byly mem vlastnosti u induktoru prokázány několika měřeními, šlo v první řadě stále o důkaz jeho samotné existence, a nikoliv odhalení jeho potenciálu. Autoři článku v závěru naznačují, že tak jako v případě každého elektrického obvodu je i v tomto případě vhodné dosáhnout supravodivosti, tedy ideálního stavu s nulovým odporem. Experimenty prováděné v Texasu byly vesměs realizovány při běžné pokojové teplotě, a sériový odpor obvodu tak nebyl nijak zanedbatelný. O to více dveří však tento prvotní pokus otevřel, a my se tak můžeme jen těšit na to, jaké další úspěchy aplikace mem prvků do skutečných systému přinese.

Zdroje: 1, 2, 3