Zvětšit obrázek

Alex Zettl s veľkým modelom mikroskopickej uhlíkovej nanotrubičky

Najlepšie súčasné pevné disky sú schopné na ploche 1 centimetra štvorcového zaznamenať asi 40 gigabitov, čiže 40 miliárd bitov informácii. (Bit – binary digit – binárny číslicový kód v podobe „0“ alebo „1“). V optimálnom prípade zaznamenané údaje uchovávajú po dobu asi 10 až 30 rokov. Pre pamäťové média vo všeobecnosti, viac, či menej platí, že čím väčšia je hustota pamäťového záznamu, tým rýchlejšie a ľahšie oň prídeme. Budúcnosť elektronického priemyslu už dnes kalkuluje s pamäťovými prvkami s oveľa lepšími parametrami. Americkí fyzici ponúkajú nádejné, zaujímavé a progresívne riešenie.  

V júnovom čísle odborného mesačníku Nano Letters bude oficiálne zverejnený článok tímu fyzikov zo známeho Berkeleyho národného laboratória na Kalifornskej univerzite a ich kolegu z Pennsylvánskej štátnej univerzity. Tento tím pod vedením prof. Alexa Zettla vyvinul nový typ pamäťového prvku. V porovnaní so súčasnou najkvalitnejšiu konkurenciou má o rád vyššiu hustotu záznamu a doba uchovania údajov je úplne bezkonkurenčná - jedna miliarda rokov!

Zvětšit obrázek

Fe-nanočastica vo vnútri nanotrubice. Jej pohyb je ovládaný elektrickým napätím. Kredit: Zettl Research Group

Ako v abstrakte článku autori uvádzajú, ide o  „jednoduché elektromechanické pamäťové zariadenie“ v ktorom jeden bit predstavuje krátka uhlíková dutá nanotrubička s nanočasticou železa v jej vnútri. Polohu nanočastice je možné s presnosťou na nanometre (milióntiny milimetra) obojsmerne meniť pomocou elektrického signálu, ktorý odpovedá zapisovanej informácii. Rozdiel medzi bitmi typu „0“ a „1“ tak predstavuje len rôzne umiestnenie nanočastice. Takže informácia sa v tomto novom type pamäte ukladá v podobe kombinácie konkrétnych polôh Fe-nanočastíc v hustom zoskupení nanotrubičiek. Zápis = dlhá sekvencia bitov = poradie polôh nanočastíc v súbore nanotrubíc - je čitateľný pomocou zariadenia merajúceho odpor. Uložený záznam je možné meniť, teda "prepisovať". Vedci predpokladajú, že na tomto princípe vzniknú veľmi efektívne a výkonné permanentné prepisovacie pamäťové prvky s vysokou stabilitou záznamu. Jeho hustota je až 10¹² bitov na štvorcový palec plochy (6,45 štvorcových centimetrov), čo v prepočte je necelých 16 x 10¹⁰ bitov na štvorcový centimeter. Termodynamická stabilita média by mala zabezpečiť čitateľnosť údajov po dobu asi miliardy rokov.

Namiesto mnohých slov niekoľko obrázkov a videí, na ktorých je princíp nového pamäťového média oveľa názornejší:

Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek	Zvětšit obrázek
Informácia je uložená vo forme binárneho kódu. Ten je zapísaný pomocou konkrétnej kombinácie polôh nanočastíc železa vo vnútri uhlíkových nanotrubičiek a ovládaných zapisovacím elektrickým prúdom. Hustota nanotrubičiek na jednotku plochy – teda hustota záznamu je vysoká - asi 155 miliárd bitov (nanotrubičiek) na štvorcový centimeter. Kredit: Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory	Snímka z elektrónového mikroskopu. Polohu Fe-nanočastice je možné obojsmerne meniť, čo zabezpečuje prepisovateľnosť záznamu na pamäťovom médiu. Kredit: Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory	Graf porovnávajúci doposiaľ používané pamäťové médiá (počnúc kameňom, papierom a pergamenom až po súčasné optické a magnetické pamäte a nový typ z dielne Berkeleyho laboratória. Na osi x je v logaritmickej mierke hustota záznamu, na osi y je opäť v logaritmickej mierke životnosť údajov. Červený štvorec prislúchajúci novej technológii predstavuje výrazne vyššie parametre. Najmä čo sa predpokladanej životnosti týka. Kredit: Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory

Spustiť video	Spustiť video
VIDEO Obojsmerný pohyb Fe-nanočastice v uhlíkovej nanotrubičke ovláda elektrický prúd. Kredit: Zettl Research Group	Animovaná schéma pohybu železnej nanočastice. Kredit: Vin Crespi

Zdroj: Zettl Research Group