تراشه‌ها به عمر جاودان رسیدند

محققان چینی دریافتند که می‌توان با نوع جدیدی از مواد فروالکتریک، تراشه‌های ذخیر‌سازی حافظه با طول عمر بی‌پایان ساخت.

به گزارش افتانا، محققان چینی ماده جدیدی ساخته‌اند که می‌تواند تراشه‌های ذخیره‌سازی حافظه با طول عمر تقریبا بی‌نهایت تولید کند. این کشف که با استفاده از نوع جدیدی از مواد فروالکتریک ساخته شده است، می‌تواند راه را برای کاهش هزینه مراکز داده، اکتشافات اعماق دریا و صنعت هوافضا باز کند. در حال حاضر اغلب از مواد فروالکتریک برای تولید تراشه برای اهداف ذخیره‌سازی و سنجش استفاده می‌شود. این مواد برای هوش مصنوعی و سایر حوزه‌ها با فناوری پیشرفته که تحت تاثیر تحریم‌های آمریکا قرار گرفته‌اند، حیاتی هستند. مواد فروالکتریک به دلیل مصرف انرژی کم، خوانش بدون تلفات و قابلیت نوشتن سریع برای ایجاد تراشه‌های ذخیره‌سازی عالی هستند. این مواد می‌توانند به سرعت تحت یک میدان الکتریکی که به عنوان قطبش شناخته می‌شود و حتی پس از حذف میدان نیز پایدار می‌ماند، تغییر حالت دهند. این رفتار را می‌توان به نوعی حافظه سریع دائمی تشبیه کرد.

برای این منظور مواد فروالکتریک در حال حاضر در فناوری ذخیره‌سازی، حسگرها و دستگاه‌های جمع‌آوری انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال آنها همچنین این پتانسیل را دارند که در ساخت سرورهای ذخیره‌سازی یا پشتیبانی از مراکز داده بزرگ در آینده استفاده شوند. مواد فروالکتریک سنتی که به‌طور گسترده به صورت تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند سرب زیرکونات تیتانات (PZT)، ممکن است در حین استفاده دچار خستگی فروالکتریک شوند. این منجر به کاهش عملکرد و در نهایت شکست می‌شود. هدف تیم چینی این بود که با تقویت ساختار مواد به این مشکل رسیدگی کنند.

هی ری، دانشیار و نویسنده اول این مطالعه توضیح داد: «وقتی بار الکتریکی در طول فرایندهای ذخیره‌سازی و خوانش جریان پیدا می‌کند، نقص‌ها حرکت می‌کنند و جمع می‌شوند. در نهایت فرآیند قطبش را مسدود می‌کنند و منجر به خرابی دستگاه می‌شوند.» او افزود: «این مانند امواجی است که سنگ‌های کوچک را در دریا جمع می‌کند و به تدریج صخره بزرگی را تشکیل می‌دهد که جریان امواج را مسدود می‌کند.»

مشخص شد که این مشکل با ساخت مواد فروالکتریک در لایه‌ها قابل حل است. با استفاده از شبیه‌سازی‌های سطح اتمی به کمک هوش مصنوعی، محققان کشف کردند که مواد فروالکتریک لغزشی دوبعدی، وقتی تحت میدان الکتریکی قرار می‌گیرند، به‌طور کلی در طول انتقال بار تغییر می‌کنند. این امر از حرکت و تجمع عیوب باردار و در نتیجه از خستگی جلوگیری می‌کند. این گروه یک ماده لایه‌ای دوبعدی به ضخامت نانومتری موسوم به ۳R-MoS۲ ساختند. یک نانومتر تقریبا ۱۰۰ هزار برابر کوچک‌تر از قطر موی انسان است.

آزمایش‌ها نشان داد که ۳R-MoS۲ پس از میلیون‌ها چرخه، کاهش عملکرد صفر را نشان می‌دهد که به این معناست که دستگاه‌های ذخیره‌سازی ساخته شده از این ماده فروالکتریک دوبعدی هیچ محدودیتی برای خواندن یا نوشتن ندارند. این گزارش همچنین بیان کرد که در حالی که مواد فروالکتریک سنتی از نوع یونی، ده‌ها هزار چرخه خواندن یا نوشتن را امکان‌پذیر می‌کنند، دستگاه‌های ذخیره‌سازی ساخته شده از مواد فروالکتریک لایه‌ای دوبعدی جدید چنین محدودیتی ندارند. بدون محدودیت خواندن یا نوشتن، تراشه‌های ذخیره‌سازی ساخته شده از این ماده بسیار بادوام خواهند بود. به گفته دانشمندان این امر آنها را برای استفاده در محیط‌های سخت مانند هوا فضا و اکتشافات در اعماق دریا ایده‌آل می‌کند. با توجه به اندازه کوچک مواد، ظرفیت ذخیره‌سازی در برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگ مانند مراکز داده بسیار افزایش می‌یابد.