Utworzono najmniejszą na świecie jednostkę pamięci atomowej
Szybsze, mniejsze, inteligentniejsze i bardziej energooszczędne chipy do wszystkiego, od elektroniki konsumenckiej po duże zbiory danych, po obliczenia inspirowane mózgiem, mogą wkrótce pojawić się w drodze po tym, jak inżynierowie z University of Texas w Austin stworzyli najmniejsze jak dotąd urządzenie pamięci. W trakcie tego procesu odkryli dynamikę fizyki, która odblokowuje możliwości przechowywania gęstej pamięci dla tych małych urządzeń.
Badania opublikowane niedawno w Nature Nanotechnology opierają się na odkryciu sprzed dwóch lat, kiedy naukowcy stworzyli najcieńsze wówczas urządzenie do przechowywania pamięci. W tej nowej pracy naukowcy jeszcze bardziej zmniejszyli rozmiar, zmniejszając pole przekroju poprzecznego do zaledwie jednego nanometra kwadratowego.
Zapoznanie się z fizyką, która zapewnia duże możliwości magazynowania pamięci w tych urządzeniach, umożliwiło zrobienie ich znacznie mniejszych. Wady lub dziury w materiale stanowią klucz do odblokowania możliwości przechowywania pamięci o dużej gęstości.
„Kiedy pojedynczy dodatkowy atom metalu trafia do tej nanoskalowej dziury i wypełnia ją, przekazuje część swojego przewodnictwa do materiału, co prowadzi do zmiany lub efektu pamięci” – powiedział Deji Akinwande, profesor na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej .
Chociaż w swoich badaniach wykorzystali dwusiarczek molibdenu – znany również jako MoS2 – jako główny nanomateriał, naukowcy uważają, że odkrycie to może dotyczyć setek pokrewnych atomowo cienkich materiałów.
Szybsze ,mniejsze,mocniejsze
W wyścigu do produkcji mniejszych chipów i komponentów liczy się moc i wygoda. Mniejsze procesory pozwalają tworzyć bardziej kompaktowe komputery i telefony. Jednak zmniejszenie liczby chipów zmniejsza również ich zapotrzebowanie na energię i zwiększa pojemność, co oznacza szybsze i inteligentniejsze urządzenia, które pobierają mniej energii do działania.
„Wyniki uzyskane w tej pracy utorowały drogę do opracowania aplikacji przyszłych generacji, które zainteresowały dla Departament Obrony, urządzenia takie jak ultra-gęsta pamięć masowa, neuromorficzne systemy obliczeniowe, systemy komunikacji radiowej i inne” – powiedziała pani Varanasi z programu kierownik Biura Badawczego Armii Stanów Zjednoczonych, które sfinansowało badania.
Oryginalne urządzenie – nazwane przez zespół badawczy „atomistorem” – było wówczas najcieńszym urządzeniem do przechowywania pamięci, jakie kiedykolwiek zarejestrowano, o grubości pojedynczej warstwy atomowej. Zmniejszenie pamięci nie polega jednak tylko na tym, aby było cieńsze, ale także na zbudowaniu go z mniejszą powierzchnią przekroju.
„Naukowy święty Graal skalowania spada do poziomu, w którym pojedynczy atom kontroluje funkcję pamięci i właśnie to osiągnęliśmy w nowym badaniu” – powiedział Akinwande.
Urządzenie Akinwande należy do kategorii memrystorów, popularnego obszaru badań nad pamięcią, skupiającego się wokół komponentów elektrycznych z możliwością modyfikowania rezystancji między jego dwoma zaciskami bez potrzeby stosowania trzeciego zacisku w środku zwanego bramą. Oznacza to, że mogą być mniejsze niż dzisiejsze urządzenia pamięci i mogą pochwalić się większą pojemnością.
Ta wersja memrystora – opracowana przy użyciu zaawansowanych urządzeń w Oak Ridge National Laboratory – obiecuje pojemność około 25 terabitów na centymetr kwadratowy. To 100 razy większa gęstość pamięci na warstwę w porównaniu z dostępnymi na rynku urządzeniami pamięci flash.
