O descoperire accidentală a cercetătorilor ar putea revoluționa tehnologiile de memorie de generație următoare, reducând semnificativ energia necesară pentru stocarea datelor. Utilizând un material unic numit seleniură de indiu (In2Se3), cercetătorii au descoperit o metodă prin care pot reduce cerințele energetice ale memoriei cu schimbare de fază (PCM) — o tehnologie promițătoare pentru stocarea datelor fără un alimentator constant de energie — cu până la un miliard de ori.
O descoperire accidentală a cercetătorilor ar putea revoluționa tehnologiile de memorie de generație
Acesta reprezintă un pas semnificativ în depășirea unei provocări majore în domeniul PCM, deschizând drumul către dezvoltarea unor dispozitive de memorie și electronice cu consum redus de energie, notează livescience.com.
Memoria cu schimbare de fază (PCM) este considerată un candidat principal pentru memoria universală, adică un tip de memorie care ar putea înlocui atât memoria pe termen scurt (RAM), cât și dispozitivele de stocare, precum unitățile de stare solidă (SSD) și hard disk-urile (HDD).
RAM este rapidă, dar necesită mult spațiu fizic și un alimentator constant de energie, în timp ce SSD-urile și HDD-urile pot stoca date chiar și atunci când computerul este oprit, dar sunt mai lente și mai mari ca dimensiune.
Memoria universală ar combina avantajele ambelor tipuri de memorie, fiind rapidă și capabilă să stocheze date fără a necesita alimentare constantă.
PCM funcționează prin schimbarea materialelor între două stări: cristalină (unde atomii sunt ordonați uniform) și amorfă (unde atomii sunt aranjați aleatoriu). Aceste stări corespund valorilor binare 1 și 0, ce sunt folosite pentru a stoca date.
Tehnologia de PCM se bazează pe un proces numit “topire-răcire rapidă” (melt-quench), care presupune încălzirea și răcirea rapidă a materialelor pentru a schimba stările acestora. Însă, acest proces necesită o cantitate semnificativă de energie, ceea ce face ca PCM să fie scump și greu de scalat pentru aplicații comerciale.
În studiul lor, cercetătorii au descoperit o metodă inovatoare de a induce schimbarea stării unui material PCM fără a mai fi necesar procesul de topire-răcire. În loc de a încălzi și răci materialul, aceștia au reușit să inducă amorfizarea prin aplicarea unei încărcături electrice. Această tehnică reduce considerabil cerințele energetice ale PCM, făcând tehnologia mai eficientă și mai fezabilă din punct de vedere comercial.
Descoperirea se bazează pe proprietățile unice ale seleniurii de indiu, un material semiconductor care are atât caracteristici “ferroelectrice”, cât și “piezoelectrice”. Materialele ferroelectrice se pot polariza spontan, generând un câmp electric intern fără a fi nevoie de o încărcătură externă. Pe de altă parte, materialele piezoelectrice se deformează fizic atunci când sunt expuse la un câmp electric. Aceste caracteristici sunt esențiale pentru procesul de inducere a amorfizării într-un mod care necesită mult mai puțină energie.
În timpul testării materialului, cercetătorii au observat că secțiuni din seleniura de indiu se amorfizează atunci când sunt expuse unui curent continuu. Aceasta s-a întâmplat complet întâmplător, iar cercetătorii nu se așteptau la acest rezultat, deoarece în mod obișnuit, amorfizarea unui material PCM necesită impulsuri electrice scurte și intense, nu un curent continuu.
Ulterior, cercetătorii au analizat fenomenul și au descoperit că procesul de amorfizare este declanșat de o reacție în lanț provocată de proprietățile semiconductoare ale materialului. Aceasta începe cu mici deformări în material, provocate de curentul electric, care duc la o undă acustică ce se propagă prin material, schimbând structura cristalină într-un mod similar unei avalanșe care câștigă viteză.
Cercetătorii explică faptul că această combinație dintre structura bidimensională, ferroelectricitatea și piezoelectricitatea seleniurii de indiu creează o cale de amorfizare care necesită un consum de energie extrem de scăzut. Acest mecanism ar putea fi cheia pentru viitoare cercetări și dezvoltarea unor noi materiale și dispozitive electronice și fotonice cu consum redus de energie.
Această descoperire deschide noi posibilități pentru transformarea structurilor materialelor într-un mod eficient energetic, iar cercetătorii cred că ar putea avea aplicații semnificative în dezvoltarea de dispozitive electronice cu consum redus de energie, mai eficiente din punct de vedere al performanței și scalabilității. Potențialul acestor materiale este uriaș, iar studiul acestora ar putea contribui la revoluționarea tehnologiilor de memorie și stocare a datelor.
CITEȘTE ȘI – Tesla va lansa aplicație pentru Apple Watch
