Pamäte novej generácie spoja výhody RAM a SSD
Vedci náhodou prekonali veľkú prekážku, ktorá bráni prijatiu technológií na ukladanie údajov novej generácie. V štúdii publikovanej v časopise Nature tvrdia, že pomocou unikátneho materiálu nazývaného selenid india (In2Se3) objavili techniku na zníženie energetických požiadaviek pamäte s fázovou premenou (phase-change memory – PCM), technológie schopnej ukladať údaje bez trvalého napájania až 1 miliardu krát.
PCM je kandidátom na univerzálnu pamäť – výpočtovú pamäť, ktorá môže nahradiť krátkodobú pamäť, ako je pamäť s náhodným prístupom (RAM), a úložné zariadenia, ako sú disky SSD alebo pevné disky. Operačná pamäť (RAM) je rýchla, ale na svoj chod potrebuje značný fyzický priestor a neustále napájanie, zatiaľ čo SSD alebo pevné disky sú oveľa hustejšie a môžu uchovávať údaje, keď sú počítače vypnuté.
Univerzálna pamäť kombinuje to najlepšie z oboch. Funguje na základe prepínania materiálov medzi dvoma stavmi: kryštalickým, kde sú atómy úhľadne usporiadané, a amorfným, kde sú atómy usporiadané náhodne. Tieto stavy korešpondujú s binárnymi jednotkami a nulami a kódujú údaje prostredníctvom prepínania stavov.
No technika „tavenia a ochladzovania“, ktorá sa používa na prepínanie týchto stavov a zahŕňa zahrievanie a rýchle ochladzovanie materiálov PCM, vyžaduje značnú energiu, a tak je drahá a ťažko škálovateľná. Vo svojej štúdii vedci našli spôsob, ako úplne obísť tento proces tým, že namiesto toho vyvolali amorfizáciu prostredníctvom elektrického náboja. To znižuje energetické nároky PCM a potenciálne otvára dvere širším komerčným aplikáciám.
Objav výskumníkov sa opiera o jedinečné vlastnosti selenidu india, polovodičového materiálu s feroelektrickými aj piezoelektrickými vlastnosťami. Feroelektrické materiály sa môžu spontánne polarizovať, čo znamená, že môžu vytvárať vnútorné elektrické pole bez potreby vonkajšieho náboja. Piezoelektrické materiály sa, naopak, fyzicky deformujú, keď sú vystavené elektrickému náboju.
Pri testovaní materiálu vedci zistili, že jeho časti sa amorfizovali, keď boli vystavené trvalému prúdu. Navyše sa to stalo úplne náhodne. Ďalšia analýza odhalila reťazovú reakciu vyvolanú vlastnosťami polovodiča. Tá sa začína drobnými deformáciami v materiáli spôsobenými prúdom, ktoré spúšťajú zvukovú vlnu podobnú seizmickej aktivite počas zemetrasenia. Tá sa potom šíri materiálom a rozširuje amorfizáciu v oblastiach mikrometrového rozsahu v mechanizme, ktorý vedci prirovnali k lavíne naberajúcej na sile.
Výskumníci vysvetlili, že rôzne vlastnosti selenidu india vrátane jeho dvojrozmernej štruktúry, feroelektrickosti a piezoelektrickosti spoločne umožňujú ultranízkoenergetický spôsob amorfizácie vyvolanej nárazmi. To by mohlo vytvoriť základ pre budúci výskum „nových materiálov a zariadení pre nízkoenergetické elektronické a fotonické aplikácie“, píše sa v štúdii.
Zdroj: livescience.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
