Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

Возможности нанопроволоки

Добавлено: 2010-10-19, просмотров: 2413


Нанопроволока позволит увеличить емкость флеш-карт

Нанопроволоки из оксида цинка могут стать основой для флеш-памяти в будущем. нанотехнологии, компьютеры, флеш-память

Нанопроволоки из оксида цинка могут стать основой для флеш-памяти в будущем

Источник: Neurophylosophy


Физики создали прототип запоминающей ячейки на основе наночастиц. Их разработка может стать основой для более вместительных запоминающих устройств.

Исследователи из Кембриджского университета и Технологического института в Кванджу (Корея) смогли создать энергонезависимую запоминающую ячейку на основе сверхтонкой проволоки из оксида цинка, окруженной наноначастицами, сообщает журнал Nano Letters, посвященный физике и химии наносистем.

Нано?

Под наносистемами подразумеваются какие-либо системы, которые удается упорядочить на масштабах от десятков нанометров и менее. Классический пример наносистемы— углеродные нанотрубки. А работающий пример технологии, использующей наносистемы— процессор в персональном компьютере, размер отдельных деталей (ширина проводников, например) к 2010 году уменьшилась до 32 нм.

Созданная ячейка— пока всего лишь экспериментальный прототип, который даже нельзя подключить к компьютеру, но ученые отмечают в своей работе несколько интересных свойств своего детища. Оно не требует постоянного подключения к источнику питания, в одну ячейку можно записать не один бит, а несколько, и, вдобавок, эти ячейки достаточно компактны.

Один из примеров коммерческого применения нанотехнологий. Процессор компании Intel семейства Clarkdale: внутри разместился собственно процессор и графический контроллер. Отметим, что в 2011 году процессоры по 32-нм технологии начнет производить и компания AMD, а к 2015 инженеры обеих фирм обещают внедрить и 11-нм стандарт.

Один из примеров коммерческого применения нанотехнологий. Процессор компании Intel семейства Clarkdale: внутри разместился собственно процессор и графический контроллер. Отметим, что в 2011 году процессоры по 32-нм технологии начнет производить и компания AMD, а к 2015 инженеры обеих фирм обещают внедрить и 11-нм стандарт.

Источник: Intel

Флешки против винчестеров

Флешки— подключаемые к USB-порту запоминающие устройства— уже превзошли жесткие диски десятилетней давности если не по абсолютному объему, то по компактности и удобству. Карту памяти, в отличие от жесткого диска, можно поместить хоть в брелок для ключей, она меньше боится падений или ударов, а место для хранения данных исчисляется несколькими гигабайтами даже у недорогих моделей.

При желании и наличии некоторой дополнительной суммы денег можно даже купить твердотельный накопитель вместо жесткого диска в компьютер— по сути, ту же самую флешку, только большей емкости. Для недорогих нетбуков флеш-память обходится даже дешевле (правда, и объем ее будет намного меньше, чем у обычного диска), но по цене одного гигабайта традиционные диски все же вне конкуренции.

Твердотельная память для компьютера перестала быть экзотикой: на рынке вполне можно найти десятки моделей. Пусть дороже обычных дисков и меньшего объема, но если вдруг на первое место выходит бесшумность и быстродействие - это может быть оправдано.

Твердотельная память для компьютера перестала быть экзотикой: на рынке вполне можно найти десятки моделей. Пусть дороже обычных дисков и меньшего объема, но если вдруг на первое место выходит бесшумность и быстродействие - это может быть оправдано.

Источник: Яндекс-Маркет

Чтобы окончательно обойти жесткие диски в гонке за плотностью записи как в физическом (сколько гигабайт влезает в кубический сантиметр устройства), так и в финансовом (сколько места для данных можно купить за, к примеру, тысячу рублей) отношении, «флешкам» нужны не просто усовершенствованные технологии, а что-то принципиально новое— но вот что? Что делают ученые, которые манипуляциями с наночастицами пытаются создать новые запоминающие устройства? Для ответа на эти вопросы стоит сначала разобраться в том, как работает флеш-память обычного типа.

Перспективы

Оксид цинка и нанопроволоки из него— это материалы, которые пока рассматриваются как перспективные. Так же как графен, за который недавно дали нобелевскую премию двум британским физикам российского происхождения.

Анатомия флешек

Компьютерная память— будь то жесткий диск, флешка или еще какое устройство, от ящика с перфокартами до DVD-привода— это некая система, способная сначала запомнить последовательность электрических импульсов, а потом выдать ее по первому требованию.

В определенном смысле основа флеш-карты устроена предельно просто: внутри микросхемы располагаются многочисленные транзисторы, микроскопические переключатели на полупроводниковой основе.

Вот с этого громоздкого устройства началась вся современная электроника. Прапрапрадед вашего телефона, компьютера и флешки - первый в мире полупроводниковый транзистор. Физикам, создавшим прибор (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн), в 1956 году дали Нобелевскую премию.

Вот с этого громоздкого устройства началась вся современная электроника. Прапрапрадед вашего телефона, компьютера и флешки - первый в мире полупроводниковый транзистор. Физикам, создавшим прибор (Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн), в 1956 году дали Нобелевскую премию.

Транзистор либо пропускает ток, либо нет. Он подобен обычному выключателю, к которому приделали еще один контакт, подавая напряжение на который, можно либо «открыть», либо «закрыть» транзистор: открытый пропускает ток, а закрытый— нет. Обычно сразу после того, как с управляющего контакта транзистора сняли напряжение, он закрывается, однако во флеш-картах добавлен еще один микроскопический элемент, который способен до десяти лет удерживать заряд, и за счет этого поддерживать транзистор в нужном положении.

Терминология

Строго говоря, на основе транзисторов построена не только та память, которая названа фирмой Sony в 1984 году flash memory. Но отличия разных типов памяти опущены для простоты.

И когда на флеш-карту переписывается фильм, фотография или любая другая информация, транзисторы один за другим переключаются в нужное состояние: открытые кодируют нули, а закрытые единицы.

Практически неизвестное устройство хранения данных, использующее двоичный код. Примечательно временем создания: 1832 год (тысяч восемьсот - не опечатка, XIX век). Работало, разумеется, механически, но зато это изобретение Семен Николаевича Корсакова предназначалось именно для обработки информации и сопоставления абстрактных понятий.

Практически неизвестное устройство хранения данных, использующее двоичный код. Примечательно временем создания: 1832 год (тысяч восемьсот - не опечатка, XIX век). Работало, разумеется, механически, но зато это изобретение Семен Николаевича Корсакова предназначалось именно для обработки информации и сопоставления абстрактных понятий.

Источник: Karsakof S. Apercu d`un procede nouveau d`investigation au moyen de machines a comparer les idees. - St. Petersbourg, 1832. 22 p., 2 pl

Чтобы списать с карты информацию, достаточно подать напряжение и посмотреть, где сигнал будет, а где нет— а повторное подключение управляющих контактов перезапишет информацию заново. В общих чертах все предельно просто и вопрос только в том, как бы уменьшить размер транзисторов, заставить их поменьше потреблять электроэнергии при чтении/записи и не менять самопроизвольно свое состояние.

Транзисторы— это вообще-то не все

Безусловно, описанная выше схема очень сильно упрощена. Например, автор ни слова не сказал о том, как считать информацию разом с нескольких миллиардов (!) ячеек: а ведь на гигабайтных картах их именно столько. И вопрос о том, как отличить свободные ячейки от тех, куда уже что-то записали, тоже обошел стороной— впрочем, вполне сознательно. Флеш-карта наряду с запоминающими ячейками содержит и сложнейшую управляющую электронику, подробный рассказ о которой явно выходит за рамки этой статьи.

Наночастицы

Использованный британо-корейским коллективом подход воплотил один из возможных подходов к созданию флеш-памяти нового образца. В современных транзисторах флеш-карт информация сохраняется благодаря накоплению заряда в небольшой области, называемой плавающим затвором, а исследователи попробовали вместо этого использовать окружающие полупроводниковую проволоку наночастицы.

Оксид цинка используется обычно как белый краситель, однако из него можно получить и разноцветные кристаллы. Цвет кристалла определяется количеством атомов кислорода в кристаллической решетке.

Оксид цинка используется обычно как белый краситель, однако из него можно получить и разноцветные кристаллы. Цвет кристалла определяется количеством атомов кислорода в кристаллической решетке.

Эти наночастицы изготовлены из материала, обладающего сегнетоэлектрическими свойствами. Сегнетоэлектрики в электрическом поле как и большинство материалов поляризуются (с одной стороны скапливая положительный, а с другой— отрицательный заряды), но в отличие от них при исчезновении поля сохраняют поляризацию.

Как магнит

В английской литературе сегнетоэлектрики называют «ферроэлектриками»— по аналогии с ферромагнетиками, которые после пребывания в магнитном поле сами становятся магнитами.

Нанопроволока из цинка обладала полупроводниковыми свойствами и стала за счет этого основой для транзистора; наночастицы сегнетоэлектрика позволили обеспечить хранение заряда— по крайней мере на протяжении десятка тысяч часов. Для лабораторного образца, призванного показать работоспособность самой идеи неплохо, равно как и то, что ученые смогли не просто сохранять транзистор в состоянии «открыто» или «закрыто».

Память, в ячейках которой хранится сразу по 3 бита за счет возможности транзисторов переключаться в несколько разных состояний. Выпуск этих микросхем официально запущен компанией Samsung 13 октября 2010 года.

Память, в ячейках которой хранится сразу по 3 бита за счет возможности транзисторов переключаться в несколько разных состояний. Выпуск этих микросхем официально запущен компанией Samsung 13 октября 2010 года.

Источник: Samsung

Цинково-сегнетоэлектрический транзистор смог также пропускать ток в разной степени, в зависимости от приложенного к его управляющему контакту напряжения. Нечто подобное реализовано в современных флеш-картах— так что у детища ученых уже есть многие задатки потенциального их конкурента.

Источник: GZT.RU