Se pare că oamenii de știință au depășit în mod accidental o barieră importantă din calea adoptării tehnologiilor de stocare a datelor de nouă generație. Utilizând un material denumit seleniură de indiu (In2Se3), cercetătorii spun că au descoperit o tehnică pentru reducerea cerințelor de energie ale memoriei cu modificare de fază (phase-change memory – PCM) – o tehnologie capabilă să stocheze datele fără a necesita o alimentare constantă cu energie – de până la un miliard de ori.
Memoria cu modificare de fază este candidatul principal pentru memoria universală – memoria de computer care poate înlocuit atât memoria pe termen scurt (cum este memoria cu acces aleatoriu sau RAM), cât și memoria de lungă durată (memoria stocată pe SSD sau pe hard-disk-uri). RAM este rapidă, dar are nevoie de un spațiu fizic semnificativ și de alimentare constantă cu energie, în timp ce SSD și hard disk-urile sunt mult mai dense și pot stoca datele chiar și atunci când computerul este închis.
Memoria universală combină beneficiile ambelor tehnologii. Ea comută materialele între două stări: starea cristalină, în care atomii sunt aranjați în ordine, și starea amorfă, în care atomii sunt aranjați aleatoriu. Aceste stări se corelează cu cifrele binare 1 și 0.
Cu toate acestea, tehnica utilizată pentru a comuta între aceste două stări – care implică încălzirea și răcirea rapide a materialelor PCM – necesită o cantitate semnificativă de energie, ceea ce face tehnologia costisitoare și dificil de scalat. Însă cercetătorii au descoperit o modalitate de a ocoli acest proces de încălzire-răcire prin inducerea stării amorfe cu ajutorul unei sarcini electrice. Acest lucru reduce semnificativ necesitățile energetice ale PCM.
Descoperirea cercetătorilor se bazează pe proprietățile unice ale seleniurei de indiu, un material semiconductor cu proprietăți atât „feroelectrice”, cât și „piezoelectrice”. Materialele feroelectrice se pot polariza spontan, ceea ce înseamnă că pot genera un câmp electric intern fără a avea nevoie de o sarcină externă. Materialele piezoelectrice, dimpotrivă, se deformează fizic atunci când sunt expuse la o sarcină electrică.
În timp testau materialul, cercetătorii au observat că secțiuni ale acestuia s-au amorfizat atunci când au fost expuse la un curent continuu. Mai mult, acest lucru a avut loc în întregime la întâmplare.
O analiză ulterioară a relevat o reacție în lanț declanșată de proprietățile semiconductorului. Aceasta începe cu mici deformații ale materialului cauzate de curentul care declanșează o „smuncitură acustică” – o undă sonoră similară activității seismice din timpul unui cutremur. Aceasta călătorește apoi prin material, răspândind starea amorfă în regiuni la scară micrometrică printr-un mecanism pe care cercetătorii l-au asemănat cu o avalanșă care acumulează impuls.
Cercetătorii au explicat că diversele proprietăți ale seleniurei de indiu – inclusiv structura sa bidimensională, feroelectricitatea și piezoelectricitatea – conlucrează pentru crearea unei căi de energie ultra-scăzută pentru amorfizarea declanșată de șocuri. Acest lucru ar putea pune bazele cercetărilor viitoare în jurul noilor materiale și dispozitive pentru aplicații electronice și fotonice de putere redusă.
Sursa: Live Science