Слайдтроника
Слайдтроника — технология, разработанная в 2021 году израильскими учёными. Разработка позволила получить накопитель информации толщиной в два атома.[1][2].
Существующие сегодня устройства для хранения информации основаны на кристаллах, которые состоят примерно из миллиона атомов — по сотне атомов в ширину, высоту и толщину. Израильские учёные получили накопитель толщиной всего в два атома.
Общие сведения[править]
Сообщение о его создании поступили в конце июля 2021 года. Создан учёными Тель-Авивского университета.
В этом тончайшем устройстве можно хранить электрическую информацию.
По причине необычной реализации памяти путём скольжения атомарных слоев относительно друг друга идея получила наименование слайдтроника (от англ. slide — «скользить»).
Плёнка состоит из 2-х слоев гексагональной структуры, образованных атомами бора и азота. В естественном трёхмерном состоянии данный материал состоит из большого количества слоёв, при том каждый слой повернут на 180 ° относительно другого, тем самым формируется антипараллельная конфигурация. Израильтянам удалось создать параллельную конфигурацию, когда один слой слегка сдвигается относительно другого так, чтобы атомы бора и азота, имеющие противоположные заряды, находились друг напротив друга и удерживались силами Ван-дер-Ваальса. Половина атомов каждого слоя при этом находятся напротив пустого пространства — центра шестиугольника. В данной конфигурации в верхнем слое в перекрытии участвуют лишь атомы бора, а в нижнем — атомы азота.
Нарушение симметрии, отсутствующее в природных кристаллах, вынуждает электрический заряд реорганизоваться между слоями и генерировать крошечную внутреннюю электрическую поляризацию, перпендикулярную плоскости слоя. Если приложить внешнее электрическое поле в противоположной системе, два слоя начинают скользить относительно друг друга, чтобы переключить ориентацию поляризации. Данная конфигурация сохраняется и при выключении внешнего поля.
Двухслойный материал представляет собой сегнетоэлектрик, когда в кристалле возникает спонтанная поляризация, несмотря на то, что нитрид бора в целом сегнетоэлектриком не является. Сегнетоэлектрики обладают свойством гистерезиса (переключение под действием внешнего поля), что делает тонкопленочные устройства подходящими для изготовления сегнетоэлектрической оперативной памяти. В технике применяются толстые трёхмерные системы, так что «слайдтронные» плёнки способствуют ещё большей миниатюризации устройств.
Из данного материала можно создать устройства памяти, основанные на туннельном эффекте. Сегнетоэлектрики не проводят электрический ток, однако сквозь тонкие пленки электроны могут проскакивать или туннелировать благодаря своей квантовой природе. Такой туннельный ток зависит от приложенного к сегнетоэлектрику напряжению, то есть запись информации осуществляется путем приложения внешнего поля, а считывание — через измерение туннельного тока. Данная память характеризуется чрезвычайно низким энергопотреблением, что выгодно отличает её от обычных устройств оперативной памяти.
Может применяться не только в вычислительных устройствах, но и в прочих сферах. Память на основе такой плёнки будет очень быстрой и энергоэффективной за счёт высокой плотности.
По данным университета, современные современные нано-накопители имеют толщину не менее 100 атомов.
Моше Бен Шалом из университета, участвовавший в проекте, объяснил, что меньшее количество атомов в устройстве может повысить скорость и снизить потребление энергии.
Мааян Визнер Стерн, аспирантка, руководившая исследованием, сказала, что, по ее мнению, эта технология может иметь и другие приложения, помимо хранения информации:
We expect that this technology will contribute to detectors, energy storage and conversion, interaction with light, etc. Our challenge, as we see it, is to discover more crystals with new and slippery degrees of freedom.
