第四の受動素子memristor

日記のほうにコメントがたくさん付いたので、第四の受動素子memristorが実際に製作されたという記事について少し。

元記事の概要
HP研究所の研究チームが、重要な新しい電子部品の、初めての実際に稼働する試作品を作った。この部品が実用化されれば、瞬時に起動する「インスタント・オン」PCや、人間の脳のように情報を処理するアナログ・コンピューターの開発につながる可能性がある。新しい部品は、『memristor』(memory resistor、記憶抵抗)と呼ばれている。memristorはこれまで、[カリフォルニア大学バークレー校の]Leon Chua氏が書いた一連の数学方程式の中で理論的に説明されただけのものだった。

17基のmemristorが一列に並んだ単純な電子回路の原子間力顕微鏡画像。それぞれのmemristorは幅50nm(原子150個分)のワイアーで接続されている。Image courtesy of J. J. Yang, HP Labs.

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さて、memristorとは何者でしょうか?よく分からないけどちょっと考えてみました。これ以下の記事の信憑性は、あまり期待しないでください。もし詳しい方がいたらコメント欄で指摘をお願いします。

まずは、今まで存在するほかの3つの受動素子についてのおさらい。
・抵抗
・コンデンサ
・コイル
ダイオードやトランジスタは受動素子に含まれないが、新しく作られたmemristorは第四の受動素子であるということです。

では、受動素子とはどんなものでしょうか。回路の基本的な変数は以下の四つです。
・電圧v
・電流i
・電荷q
・磁束Φ

これらから2種類を取り出す方法は6通りあります。これらに対応する方程式を立てると以下になります。
・電流i,電荷q → i=dq/dt ・・・電流の定義式
・電圧v,磁束Φ → v=dΦ/dt ・・・電磁誘導の法則
・電圧v,電流i → dv=Rdi  ・・・抵抗
・電荷q,電圧v → dq=Cdv  ・・・コンデンサ
・磁束Φ,電流i → dΦ=Ldi ・・・コイル
・磁束Φ,電荷q → ???

この???の部分に対応するのが新しく作成に成功したmemristorです。新たに定義されるmemristanceをMとおくと
・磁束Φ,電荷q → dΦ=Mdq ・・・memristor
となるはずです。

磁束Φは分かりにくいので合成関数の微分方と電磁誘導の法則の式から
M=dΦ/dq
=(dΦ/dt)(dt/dq)
=v(t)/i(t)
したがって
v(t)=M{q(t)}i(t)
となるわけですね。なるほど!

いや・・・やっぱり結局よく分かりませんが^^;

やはりピンとこない理由は、現実にどんなブツなのかよく分からないというのもありますね。抵抗はどんな導体も持っていますし、コンデンサは向かい合わせた金属板、コイルはくるくる巻いた導体とイメージがわきますがmemristorは写真を見てもピンと来ません。



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