ייתכן שמדענים התגברו בטעות על מחסום גדול להחלקת האימוץ של טכנולוגיות אחסון נתונים מהדור הבא.
באמצעות חומר ייחודי בשם אינדיום סלניד (In2Se3), חוקרים אומרים שהם גילו טכניקה להורדת דרישות האנרגיה של(PCM) - טכנולוגיה המסוגלת לאחסן נתונים ללא אספקת חשמל קבועה - עד פי מיליארד.
פריצת הדרך היא צעד לקראת התגברות על אחד האתגרים הגדולים ביותר באחסון נתונים PCM, שעלול לסלול את הדרך להתקני זיכרון ואלקטרוניקה בעלי הספק נמוך, אמרו החוקרים במחקר שפורסם ב-6 בנובמבר בכתב העת.
PCM הוא מועמד מוביל לזיכרון אוניברסלי - זיכרון מחשוב שיכול להחליף גם זיכרון לטווח קצר כמו זיכרון גישה אקראית (RAM) וגם התקני אחסון כמו כונני מצב מוצק (SSD) או כוננים קשיחים. זיכרון RAM מהיר אך זקוק לשטח פיזי משמעותי ולאספקת חשמל קבועה כדי לפעול, בעוד שכונני SSD או כוננים קשיחים צפופים בהרבה ויכולים לאחסן נתונים בזמן שהמחשבים כבויים. זיכרון אוניברסלי משלב את הטוב משניהם.
זה עובד על ידי החלפת חומרים בין שני מצבים: גבישי, שבו האטומים מסודרים בצורה מסודרת, ואמורפי, שבו האטומים מסודרים באופן אקראי. מצבים אלה מתואמים ל-1 ו-0 בינאריים, המקודדים נתונים באמצעות מתגים במצבים.
עם זאת, "טכניקת ההסתה" המשמשת לחילופי מצבים אלה - הכוללת חימום וקירור מהיר של חומרי PCM - דורשת אנרגיה משמעותית, מה שהופך את הטכנולוגיה ליקרה וקשה לקנה מידה. במחקרם, החוקרים מצאו דרך לעקוף לחלוטין את תהליך כיבוי ההיתוך על ידי גרימת האמורפיזציה באמצעות מטען חשמלי. זה מקצץ בדרישות האנרגיה של PCM ואפשר לפתוח את הדלת ליישומים מסחריים רחבים יותר.
"אחת הסיבות לכך שהתקני זיכרון לשינוי שלב לא הגיעו לשימוש נרחב היא בגלל האנרגיה הנדרשת", מחבר המחקרריטש אגרוואל, פרופסור למדע והנדסת חומרים ב-Penn Engineering, אמר בהצהרה. הפוטנציאל של ממצאים אלה לתכנון התקני זיכרון בעלי הספק נמוך הוא "אדיר", אמר.
קָשׁוּר:
תגלית החוקרים תלויה בתכונות הייחודיות של אינדיום סלניד, חומר מוליכים למחצה עם מאפיינים "פרואלקטריים" ו"פיזואלקטריים". חומרים פרו-אלקטריים יכולים לקטב באופן ספונטני, כלומר הם יכולים ליצור שדה חשמלי פנימי ללא צורך במטען חיצוני. חומרים פיזואלקטריים, לעומת זאת, מתעוותים פיזית כאשר הם נחשפים למטען חשמלי.
במהלך בדיקת החומר, החוקרים הבחינו שחלקים ממנו השתנו כאשר הם נחשפו לזרם מתמשך. מה שכן, זה קרה לגמרי במקרה.
"למעשה חשבתי שאולי הרסתי את החוטים, מחבר מחקרגורב מודי, דוקטורנט לשעבר במדעי החומרים והנדסה בפן הנדסה, אמר בהצהרה. "בדרך כלל, תזדקק לפולסים חשמליים כדי לגרום לכל סוג של האמורפיזציה, וכאן זרם מתמשך שיבש את המבנה הגבישי, מה שלא היה צריך לקרות."
ניתוח נוסף גילה תגובת שרשרת המופעלת על ידי תכונות המוליך למחצה. זה מתחיל עם עיוותים זעירים בחומר הנגרמים על ידי הזרם שמפעיל "טפטוף אקוסטי" - גל קול הדומה לפעילות סיסמית במהלך רעידת אדמה. לאחר מכן זה עובר דרך החומר, מפיץ האמורפיזציה על פני אזורים בקנה מידה מיקרומטר במנגנון שהחוקרים השוו למפולת שצוברת מומנטום.
החוקרים הסבירו כי מאפיינים שונים של אינדיום סלניד - כולל המבנה הדו-ממדי שלו, הפרו-חשמליות והפיאזואלקטריות שלו - פועלות יחד כדי לאפשר מסלול אנרגיה נמוך במיוחד לאמורפיזציה המופעלת על ידי זעזועים. זה יכול להניח את הבסיס למחקר עתידי סביב "חומרים והתקנים חדשים ליישומים אלקטרוניים ופוטונים בעלי הספק נמוך", הם כתבו במחקר.
"זה פותח תחום חדש על הטרנספורמציות המבניות שיכולות להתרחש בחומר כאשר כל התכונות הללו מתחברות יחד", אמר אגרוואל בהצהרה.
