Milimetrový kryštál, ktorý dokáže uložiť terabajty dát: Vedci predstavujú budúcnosť pamäťových zariadení
Výskumníci využili prirodzené defekty kryštálu na vytvorenie pamäťového zariadenia, ktoré má len milimeter, no uloží terabajty dát.
Moderné technológie fungujú na binárnej sústave jednotiek a núl. V počítačoch ide o tranzistory, ktoré majú buď malé alebo vysoké napätie, na CD nosičoch predstavovali jednotky a nuly buď drobné “jamky” alebo ploché časti.
Veľkosť objektov, ktoré predstavujú jednotky a nuly historicky predstavovalo kapacitu úložného zariadenia. Výskumníkom z UChicago PME sa podarilo vytvoriť úložný priestor, ktorý má veľkosť len milimeter, no dokáže uložiť terabajty dát. Nový objekt využíva drobné defekty v kryštály na to, aby vytvoril jednotky a nuly binárnej sústavy. Tieto defekty majú veľkosť individuálnych atómov.
“Každá pamäťová bunka nášho zariadenia je jeden chýbajúci atóm, teda jeden defekt. V praxi dokážeme uložiť terabajty dát dovnútra drobnej kocky, ktorá má priemer len jedného milimetra,” vysvetľuje profesor Tian Zhong, jeden z autorov nového výskumu.
Na vytvorenie pamäťového kryštálu výskumníci použili kvantové techniky, ktoré dokázali vylepšiť klasické, nekvantové počítače. Tie spojili s prelomovým výskumom dozimetrov, zariadení merajúcich radiáciu, ktorej sú vystavení nemocniční pracovníci pracujúci s röntgenovými zariadeniami.
Na prelome nových technológií
Autori výskumu dokázali nájsť spôsob, ako integrovať takzvanú “solid-state” fyziku na radiačnú dozimetriu. Podotýkajú, že n a svete je čoraz väčší dopyt po pamäťových zariadeniach s väčšou kapacitou. Nová práca sa zakladá na rozhraní kvantového a klasického sveta.
“V nemocniciach alebo pri práci s urýchľovačmi častíc sa vyžaduje monitorovanie toho, akému množstvu radiácie sú ľudia vystavení. Existujú materiály, ktoré majú schopnosť absorbovať radiáciu a túto informáciu uložiť na nejaký čas,” tvrdia výskumníci.
Keď nový pamäťový kryštál absorbuje dostatočné množstvo energie, uvoľňuje elektróny a diery. Tieto náboje následne zachytia drobné defekty kryštálu. Túto informáciu dokážu výskumníci čítať. Autori novej štúdie boli oboznámení s vlastnosťami týchto materiálov a videli potenciál pre pamäťové úložisko nového druhu. Podarilo sa im vytvoriť mikroelektronické zariadenie, ktoré je inšpirované kvantovou technológiou.
Neprehliadni
Na vytvorenie nového typu pamäte výskumníci pridali ióny lantanoidov do kryštálu. Presnejšie použili prvky prazeodým a Ytrium. Podľa záverov štúdie ale možno použiť aj rad iných prvkov.
Dozimetre sú typicky aktivované röntgenovými alebo gama lúčmi. V tomto prípade sa však pamäťové úložisko aktivuje jednoduchým ultrafialovým laserom. Ten stimuluje lantanoidy, ktoré uvoľňujú elektróny. Následne sú elektróny uväznené defektami kryštálu. Napríklad sa elektrón uväzní v štruktúre, kde by mal byť jeden atóm kyslíku, no ten chýba.
“Je nemožné nájsť kryštály, či už umelo vytvorené alebo v prírode, ktoré by nemali defekty. V rámci novej štúdie sme v podstate našli spôsob, ako môžeme tieto defekty využiť v náš prospech,” tvrdí Leonardo Franca, spoluautor štúdie.
Kryštálové defekty, s ktorými pracujú výskumníci v tejto práci, sa často využívajú v kvantových výskumoch. V rámci tejto štúdie sa však výskumníkom podarilo nájsť spôsob ako kontrolovať, ktoré defekty kryštálu majú náboj a ktoré nie. V podstate tým určili, že nabitý defekt má predstavovať jednotku a nenabitý efekt nulu. Vďaka tomu dokázali aj drobný kryštál premeniť na mimoriadne výkonné pamäťové úložisko.
Ako sme už spomenuli, kryštál, s ktorým v rámci štúdie pracovali, má veľkosť len jeden milimeter. Napriek tomu dokáže uložiť terabajty dát.
Nová generácia pamäťových zariadení
Pokrok vo sfére pamäťových zariadení novej generácie urobili aj výskumníci z University of Nottingham. Tí objavili nový druh magnetizmu, ktorý nazvali altermagnetizmus. V novej štúdii po prvýkrát tento druh magnetizmu znázornili a vysvetľujú, že by mohol poslúžiť na vytvorenie nových pamäťových zariadení.
Altermagnetizmus so sebou nesie potenciál lepších pamäťových zariadení, ktoré by boli tisícekrát rýchlejšie ako zariadenia, ktoré používame dnes. Altermagnetizmus opisujú ako samostatný typ magnetického usporiadania, pri ktorom sú drobné základné kamene magnetizmu usporiadané antiparalelne k ich susedom. Štruktúra, ktorá ukrýva tieto stavebné prvky je ale oproti susednej štruktúre rotovaná. Viac o altermagnetizme nájdeš v tomto článku.
Komentáre