Израильские учёные использовали сверхскольжение для создания высокоэффективной памяти

В лабораториях Тель-Авивского университета исследователи добились значительного прорыва в области создания электронных компонентов, применив феномен сверхскольжения с целью улучшения функциональности компьютерной памяти.

В компьютерной индустрии трение остаётся важной проблемой. Миниатюрные компоненты памяти, функционирующие на высоких скоростях, требуют улучшенной эффективности, большей долговечности и сокращённого энергопотребления.

Природа подарила нам вдохновение в виде практически фрикционно-свободных поверхностей, или феномен, который называется сверхскольжением. При небольшом смещении атомных слоёв некоторых материалов их атомы не синхронизируются, вследствие чего трение между ними практически не ощущается.

Около двух десятилетий назад учёные выявили, что два вращаемых слоя графита почти полностью устраняют трение. Это открытие стало основой для создания технологий памяти следующего поколения, использующих сверхскольжение.

«В нашей лаборатории, – объясняет руководитель научной группы профессор Моше Бен-Шалом, – мы занимаемся разработкой слоистых материалов, в которых даже минимальная дестабилизация атомов инициирует перемещение электронов между слоями. В результате получается устройство памяти, толщиной всего лишь два атома – самое тонкое из всех возможных».

В данном исследовании учёные предложили новый способ применения фрикционно-нейтрального скольжения для существенного увеличения производительности памяти. Эксперимент предполагал использование ультратонких атомных слоёв бора и азота, разделённых графеновым слоем с перфорацией. В нанометровых отверстиях (всего лишь 100 атомных единиц в ширину) слои бора и азота самостабилизируются. Однако между выделенными «островками», благодаря десинхронизированному графеновому слою, трение отсутствует, что даёт возможность атомам в этих островках скользить быстро и эффективно, выполняя операции чтения и записи данных при заметно меньшем энергопотреблении.

«Наши измерения показывают, что эффективность новой технологии памяти значительно превышает нынешние аналоги, при этом без значительного износа», – подчёркивает профессор Бен-Шалом.

Более того, новые массивы памяти демонстрируют удивительное свойство: когда островки расположены близко друг к другу, атомное движение в одном из них может оказывать влияние на соседний. По сути, система способна самоорганизовываться в связанные состояния памяти – эффект, который мог бы обеспечить мощные достижения в области вычислений, включая новые разработки в искусственном интеллекте и нейроморфных архитектурах.

Исследовательская команда активно продвигает эту технологию через основанную на этих открытиях компанию SlideTro LTD в сотрудничестве с Ramot, подразделением по передаче технологий Тель-Авивского университета. Ученые убеждены, что в будущем это изобретение позволит создать сверхскоростные, надёжные и долговечные массивы памяти.

Следующие этапы исследований будут сосредоточены на изучении новых потенциальных возможностей в вычислениях, которые открывает механическая связь между битами памяти – взаимодействие, которое прежде считалось невозможным.

Источник: iXBT