ذخیره سازی اطلاعات در فلز برای اولین بار توسط محققان دانشگاه هنگ کنگ انجام شد .
ضرورت ذخیره سازی اطلاعات در فلز
ظهور تکنیک‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی با کاربردهای جدید مانند اینترنت اشیا ، وسایل نقلیه مستقل ، پردازش تصاویر در زمان واقعی و آنالیز داده‌های بزرگ در زمینه بهداشت و درمان ، جهان را بطرز چشمگیری تغییر داده است . تخمین زده شده است که در سال ۲۰۲۰ حجم داده نهایی به ۴۴ زتا بایت خواهد رسید و به رشد بیش از ظرفیت فعلی دستگاه‌های ذخیره سازی و محاسباتی ادامه خواهد داد . ضمنا مصرف برق مربوطه تا سال ۲۰۳۰ ۱۵ برابر افزایش خواهد یافت و ۸ درصد از انرژی درخواستی جهانی را خواهد بلعید . بنابراین کاهش مصرف انرژی و افزایش سرعت فناوری ذخیره سازی اطلاعات به شدت ضروری است .
محققان برکلی به رهبری پروفسور شیانگ ژانگ ، رئیس HKU ، در همکاری با تیم پروفسور آرون لیندنبرگ در دانشگاه استنفورد ، روش جدید ذخیره سازی اطلاعات در فلز را ابداع کردند . آن‌ها در لایه‌های فرد دی تلورید تنگستن ( Tungsten ditelluride ) ، که تنها سه نانو متر ضخامت داشت ، نسبت به لایه‌های زوج لغزش ایجاد کردند . ترتیب این لایه‌های اتمی در ذخیره سازی داده ، با صفر و یک نشان داده شد .
این محققان برای خواندن اطلاعات از هندسه کوانتوم ( انحنای بری ) استفاده کردند . بنابراین ، پلتفرم این ماده با عملکرد مستقل ” نوشتن ” و ” خواندن ” برای حافظه کار می‌کند . مصرف انرژی با استفاده از این روش جدید ذخیره سازی داده می‌تواند بیش از ۱۰۰ برابر کمتر از روش سنتی باشد . ذخیره سازی اطلاعات در فلز یک نوآوری مفهومی در انواع ذخیره سازی‌های غیر فرار است و می‌تواند بطور بالقوه انقلابی در فناوری ایجاد کند . محققان برای اولین بار ثابت کردند که نیمه فلزات دو بعدی ، فراتر از ماده سنتی سیلیسیم ، می‌توانند برای ذخیره کردن و خواندن اطلاعات استفاده شوند .
نتایج این کار در آخرین شماره مجله Nature Physics منتشر شده است . در مقایسه با حافظه غیر فرار ( Non – Volatile ( NVW ) ) موجود ، انتظار می‌رود که این پلتفرم جدید ماده ( ذخیره سازی اطلاعات در فلز ) ، سرعت ذخیره سازی را تا دو برابر افزایش و هزینه انرژی را تا سه برابر کاهش می‌دهد . علاوه بر این ، پلتفرم جدید ماده می‌تواند درک محاسبات درون حافظه و شبکه‌های عصبی در حال ظهور را بشدت تسهیل کند .
چگونگی ذخیره سازی اطلاعات در فلز
در این کار ، محققان سه لایه اتمی از لایه های فلزی دی تلورید تنگستن را مانند یک دسته ( انباشت ) ورق در مقیاس نانو روی هم قرار دادند . تزریق مقدار اندکی حامل به داخل این انباشت یا اعمال یک میدان الکتریکی عمودی ، باعث شد که هر لایه با شماره فرد بطور جانبی نسبت به لایه زوج و در بالا و پایین آن بلغزد . آن‌ها از طریق خصوصیات نوری و الکتریکی مربوطه مشاهده کردند که این لغزش تا زمانی که یک تحریک الکتریکی دیگر باعث تنظیم مجدد لایه‌ها شود ، دائمی است . علاوه بر این ، محققان به منظور خواندن داده‌ها و اطلاعات ذخیره شده بین این لایه‌های اتمی متحرک ، از ” انحنای بری ” بسیار بزرگی در مواد نیمه فلزی استفاده کردند . این ویژگی کوانتوم مانند یک میدان مغناطیسی است که می‌تواند انتشار الکترون‌ها را هدایت کند و منجر به اثر هال ( Hall effect )غیر خطی شود . از طریق چنین اثری ، می‌توان چیدمان لایه اتمی را بدون ایجاد اختلال در انباشتن خواند .
با استفاده از این خصوصیت کوانتوم ، انباشت‌های مختلف و حالت‌های قطبش فلز بخوبی قابل تشخیص است . این کشف ( ذخیره سازی اطلاعات در فلز ) ، مشکل خواندن طولانی مدت در فلزات فروالکتریکی ، که بدلیل قطبش ضعیف آن‌ها است ، را حل می‌کند . این امر باعث می‌شود که فلزات فروالکتریک نه تنها در اکتشافات اساسی فیزیکی مورد توجه باشند ، بلکه ممکن است چشم اندازهای کاربردی چنین موادی قابل مقایسه با نیمه هادی‌های معمولی و عایق‌های فروالکتریک باشد . تغییر در مرتبه انباشتن ( Stacking orders ) ( اصطلاح تخصصی مهندسی کامپیوتر ) فقط شامل شکستن پیوندهای واندروالس است . بنابراین ، میزان مصرف انرژی از نظر تئوری دو مرتبه کمتر از انرژی مصرف شده توسط شکستن پیوند کووالانسی در موادی با تغییر فاز سنتی است و بستر جدیدی را برای توسعه دستگاه‌های ذخیره سازی انرژی با بازده بالاتر فراهم می‌کند و به ما کمک می‌کند تا به سمت آینده‌ای قابل تحمل و هوشمند حرکت کنیم .
خلاصه‌ای از خبر
اطلاعات با تغییر موقعیت نسبی لایه فلز ( توپ‌های طلایی در شکل ) با ضخامت سه لایه اتمی در آن ذخیره می‌شود . گرداب‌ها و رنگ آن‌ها تغییرات دینامیک انحنای بری ( Berry curvature ) را در ساختار پیوند هنگام سُر خوردن لایه‌ها نشان می‌دهند . کدهای صفر و یک در این مرتبه انباشتن می‌توانند با خواص کوانتوم خوانده شوند .
هندسه کوانتوم ( حافظه انحنای بری ) ذخیره سازی اطلاعات در فلز را ممکن می‌سازد .
منبع خبر : سایت SciTechDaily
تاریخ انتشار خبر : ۲۰ / ۰۶ / ۱۳۹۹
کد خبر : ۳۴۵
