Мемристор — это резистор с памятью: после выключения тока он сохраняет своё сопротивление. Внутри него тонкая плёнка оксида металла зажата между двумя металлическими электродами. Когда через устройство впервые пропускают сильный ток, в оксиде образуются проводящие нити из кислородных пустот, и сопротивление резко падает. Этот процесс называют электроформовкой.

В новой работе взяли мемристор из оксида ниобия с электродами из платины и посмотрели, что происходит после формовки. Оказалось, что внутри выросли не только кислородные нити, но и нити из платины. Атомы платины покинули верхний электрод и проникли сквозь весь оксид, как соль проникает в огурец при засолке. При этом кислород, наоборот, скопился возле верхнего электрода и ушёл вглубь платины.

Причина — в том, как работает мемристор. После формовки он переходит в режим с отрицательным дифференциальным сопротивлением: чем больше ток, тем меньше сопротивление, и наоборот. Это создаёт быстрые скачки тока, которые нагревают и охлаждают материал тысячи раз в секунду. Такие тепловые качели помогают кислороду уходить из оксида, а по оставшимся пустым местам, как по туннелям, ползёт платина.

Это открытие меняет представление о том, как работают мемристоры. Раньше думали, что после формовки химия внутри застывает. Теперь ясно, что материал продолжает меняться при каждом включении. Значит, срок службы и надёжность таких устройств зависят не только от первоначальной формовки, но и от того, как их эксплуатируют. Понимание этого поможет создавать мемристоры, которые не деградируют со временем и точно хранят информацию.