Команда под руководством Стэнфордского университета изобрела способ хранения информации посредством скольжения атомно тонких слоев металла друг над другом. При использовании такого подхода можно упаковать больше данных в меньшем пространстве, снизив при этом потребление энергии.
Исследование значительно улучшит энергонезависимую память, которая в современных компьютерах реализована с помощью кремниевых технологий, таких как флэш-чипы. Подробнее о том, какие при осуществлении открытия проводились эксперименты, написано в журнале Nature Physics.
Прорыв основан на недавно обнаруженном классе металлов, которые образуют невероятно тонкие слои, в данном случае толщиной всего три атома. Исследователи сложили эти слои металла, известного как дителлурид вольфрама, наподобие колоды карт нанометрового размера.
Экспериментальная технология энергонезависимой памяти хранит данные с помощью метода относительного смещения положения трех атомно тонких слоев металла, изображенных в виде золотистых шариков. Цвета в виде вихря показывают, как сдвиг в среднем слое влияет на движение электронов, создавая кодировку из нулей и единиц. Фото предоставлено: Ella Maru Studios
Подавая небольшое количество электричества, они заставляли каждый слой с нечетным номером чуть-чуть смещаться относительно слоя с номером четным, над и под ним. Смещение было постоянным или энергонезависимым, пока очередной импульс электричества вновь не сдвигал нечетные и четные слои.
«Расположение слоев стало методом кодирования информации, создавая состояние включено-выключено»: 1-е и 0-е, как двоичный код. Чтобы прочитать цифровые данные, хранящиеся между этими смещающимися слоями атомов, исследователи использовали квантовое свойство, известное как фаза Берри, которое, манипулируя электронами в материале, действует как магнитное поле и считывает расположение слоев, не нарушая их.
Авторы исследования уточняют, что для перемещения слоев вперед и назад требуется очень мало энергии. Это означает, что для «записи» нуля или единицы на новое устройство потребуется гораздо меньше энергии, чем это необходимо для современных технологий энергонезависимой памяти.
Кроме того, основываясь на исследованиях этой же группы, скольжение атомных слоев происходит настолько быстро, что хранение данных может происходить более чем в сто раз быстрее, чем при использовании существующих технологий.
Конструкция прототипа устройства была частично основана на теоретических расчетах. После того, как исследователи смогли наблюдать экспериментальные результаты, согласующиеся с теоретическими прогнозами, они продолжили проводить расчет, который заставил их убедиться, что дальнейшие усовершенствование конструкции значительно улучшит емкость хранилища, использующего этот новый подход. Исследование проложит путь к новому и более мощному классу энергонезависимой памяти с использованием ультратонких 2D-материалов.
«Научный итог заключается в том, что очень незначительные корректировки этих ультратонких слоев оказывают большое влияние на их функциональные свойства. Можно использовать эти знания для разработки новых и энергоэффективных устройств, достигая устойчивого и разумного будущего».
Написать комментарий