Американські вчені з колегами створили накопичувач пам'яті товщиною в один атом. Щільність запису інформації на нього приблизно в 100 разів більша, ніж у сучасних флеш-накопичувачів. Статтю з описом пристрою опублікував науковий журнал Nature Nanotechnology.
Новий пристрій є мемрістором — елементом пам'яті, який змінює свій опір залежно від електричного заряду, який через нього пройшов.
Мемрістори працюють швидше за сучасну флеш-пам'ять і на них можна записати більше даних при тому ж розмірі пристрою.
Раніше вважалося, що дуже тонкі матеріали, товщина яких наближається до розміру атома, не можуть бути мемрісторами. Однак досліди групи вчених під керівництвом Деджі Акінванде з Техаського університету в Остіні показали, що це не так.
У 2018 році вони продемонстрували, що мемрісторні властивості може проявляти майже двовимірний матеріал на основі нітриду бору (h-BN). Його товщина становила лише третину нанометра, тобто він був в три мільярди разів менше метра. Такий пристрій вчені назвали атомрістором, оскільки його товщина порівнянна з розмірами одного атома.
У новому дослідженні Акінванде з колегами домігся ще більшого успіху. На основі одноатомного шару дисульфіду молібдену (MoS2) вони створили ще більш мініатюрний пристрій. Його площа становить всього один квадратний нанометр.
Тести пристрою показали, що щільність запису інформації на нього може становити близько 25 ТБ/см2. Це приблизно в 100 разів більше, ніж у сучасних флеш-накопичувачів. Вчені сподіваються, що якщо такі пристрої дійдуть до промислового виробництва, то стануть основою для нейроморфних обчислювальних систем, нових систем радіозв'язку і багато чого іншого.
У новій роботі дослідники зменшили площу поперечного перерізу до всього одного квадратного нанометра.
Дефекти або отвори в матеріалі є ключем до можливості зберігання пам'яті високої щільності.
«Коли один додатковий атом металу потрапляє в отвір нанорозмірів і заповнює його, він передає частину своєї провідності матеріалу, і це призводить до змін або ефекту пам'яті», — сказав професор Акінванде.
Хоча дослідники використовували дисульфід молібдену (MoS2) як основний наноматеріал у дослідженні, вони вважають, що їхнє відкриття може стосуватися сотень суміжних атомно тонких матеріалів.
Гонка за виготовленням менших чіпів та компонентів напряму стосується потужності та зручності. За допомогою менших процесорів людство зможе зробити компактніші комп’ютери та телефони.
Скорочення мікросхем також зменшує їх енергетичні потреби та збільшує потужність, а це означає швидші та «розумніші» пристрої, які споживають менше енергії.
«Результати, отримані в цій роботі, відкривають шлях для розробки додатків майбутнього покоління, які у сфері інтересів Міністерства оборони — зокрема, надщільне зберігання даних, нейроморфні обчислювальні системи, системи радіочастотного зв'язку та багато іншого», — сказав Пані Варанасі, керівник програми Управління з досліджень армії США.
Новий пристрій команди підпадає під категорію мемрісторів — популярної галузі досліджень пам'яті, зосередженої навколо електричних компонентів з можливістю модифікувати опір між двома його клемами без необхідності третього терміналу посередині.
Це означає, що вони можуть бути меншими за сучасні накопичувачі та мати більший об’єм пам’яті.
