211service.com
Žingsnis link itin greitos anglies atminties
Grafenas, plokščias šešiakampių anglies atomų lakštas, gali labai greitai pernešti elektronus. Dėl to jis tapo perspektyvia medžiaga aukšto radijo dažnio loginėms grandinėms, skaidriems lanksčių plokščiaekranių ekranų elektrodams ir didelio paviršiaus elektrodams ultrakondensatoriams.
Vienetai ir nuliai: Nusodindami feroelektrinę medžiagą ant grafeno, mokslininkai įtikino grafeną išlaikyti du skirtingus elektros laidumo lygius, kurie gali būti kompiuterio atminties 1 ir 0 bitai.
Dabar Singapūro nacionalinio universiteto mokslininkai sukūrė kompiuterių atminties įrenginius naudodami grafeną. Tai pirmasis žingsnis link atminties, kuri gali būti daug tankesnė ir greitesnė nei magnetinė atmintis, naudojama šiandieniniuose standžiuosiuose diskuose. Tyrėjai sukūrė šimtus grafeno atminties įrenginių prototipų ir, pasak jų, veikia patikimai Barbaras Ozyilmazas , fizikos profesorius, vadovavęs darbui, pristatytam neseniai Pitsburge vykusiame Amerikos fizikos draugijos susitikime. Jis sako, kad grafenas pakeis elektronikos pramonę. Trūko būdo panaudoti grafeną kaip atminties elementą. Iki šiol susidomėjimo beveik nebuvo, nes [manoma] nebuvo įmanoma.
Atminties elementų kūrimo raktas yra medžiaga, kuri gali turėti dvi skirtingas būsenas. Taip yra todėl, kad kompiuterio atmintis saugoma kaip du bitai: 1 ir 0. Kietieji diskai taip pat turi būti nepastovūs, o tai reiškia, kad medžiaga turėtų išlaikyti šias būsenas nereikalaujant energijos. Šiuolaikiniai standieji diskai yra pagaminti iš magnetinio kobalto lydinių ir juose saugo bitai kaip viena iš dviejų mažo disko ploto magnetinių orientacijų.
Özyilmazas ir jo kolegos sugalvojo paprastą būdą, kaip priversti grafeną išlaikyti du skirtingus laidumo arba atsparumo lygius. Norint perjungti šiuos lygius, reikia pritaikyti ir pašalinti elektrinį lauką. Tyrėjai ant grafeno nusodina ploną feroelektrinės medžiagos sluoksnį. Feroelektrikai turi vidinį elektrinį lauką, o taikant įtampą keičiasi lauko kryptis. Feroelektrinis laukas padeda grafenui išlaikyti laidumą. Ir, aiškina Özyilmaz, galime pakeisti feroelektro poliarizaciją, o tai savo ruožtu keičia grafeno laidumą.
Naujoji atminties idėja jaudinanti, nes ji labai paprasta, sako Andre Geimas , Mančesterio universiteto (JK) fizikos profesorius, kuris pirmą kartą išskyrė grafeno lakštus iš grafito. Feroelektrikai yra gerai žinomi. Taip pat žinoma, kad elektrinis laukas pakeičia grafeno varžą paprastai 10 kartų. [Özyilmaz] sujungia tuos du labai gerai žinomus faktus.
Grafeno atmintis turėtų didelių pranašumų, palyginti su šiandienine magnetine atmintimi. Bitus galima nuskaityti 30 kartų greičiau, nes elektronai greitai juda grafenu. Be to, atmintis galėtų būti tankesnė. Šiuo metu standžiojo disko bitų plotai yra kelių dešimčių nanometrų skersmens. Kai tankis yra 1 terabitas kvadratiniame colyje, jų skersmuo bus maždaug 25 nanometrai, o tai per maža, kad išlaikytų savo įmagnetinimo kryptį. Naudojant grafeną, bitai gali susitraukti iki 10 nanometrų ar net mažesnių. Tiesą sakant, atminties įrenginiai geriau veiktų su mažesnėmis grafeno sritimis. Stanfordo universiteto mokslininkai įrodė, kad grafeno supjaustymas į kelių nanometrų pločio juosteles padidina skirtumą tarp dviejų jo laidumo būsenų.
Tačiau nauji atminties įrenginių prototipai yra elementarūs. Singapūro mokslininkai paima 2 mikrometrų pločio grafeno dribsnius ir uždeda ant silicio. Tada jie nusodina aukso elektrodus ir prideda viršutinį feroelektrinio sluoksnį. Özyilmaz teigia, kad įrenginio nuskaitymo laikas yra penkis kartus greitesnis nei dabartinė magnetinė atmintis. Tyrėjai gali 100 000 kartų pakeisti grafeno laidumą tarp dviejų – praktiški atminties įrenginiai pereina milijonus ciklų.
Tai ne pirmas bandymas sukurti grafeno atmintį. 2008 m. rugpjūčio mėn IEEE elektroninių įrenginių raidės popieriaus, Vokietijos nanotechnologijų kompanijos mokslininkai MEILĖ aprašyti įrenginiai, galintys perjungti dvi laidumo būsenas naudodami elektrinį lauką. Galėtume važiuoti dviračiu nuo 20 iki 30 kartų, bet ne dešimtis tūkstančių kartų, sako fizikas Maxas Lemme, pagrindinis šio straipsnio autorius. Lemme spėja, kad hidroksilo grupės ir vandenilis, prijungti prie grafeno paviršiaus, atsiskiria, kai veikia srovė, todėl keičiasi lakšto laidumas. Kodėl grafeno lakštai vis dėlto išlaiko savo laidumą, kai maitinimas išjungtas, nėra gerai suprantama.
Geimas, dalyvavęs AMO darbe, sako, kad kai nežinai mechanizmo, sunku spręsti, ar iš principo pavyks šį mechanizmą padaryti patikimu, kad jis būtų atkuriamas daugelyje įrenginių identišku būdu. Tačiau Singapūro mokslininkų požiūriu mes žinome už jo slypinčią fiziką ir jos apribojimus. Su gerai žinomais pagrindais tai atrodo labai gera idėja.