تحول بزرگ در باتری موبایل؛ یک بار شارژ یک ماه استفاده
حافظه کامپیوتر با کنترل جریان برق در یک ماده، دادهها را ذخیره میکند. اگر دانشمندان بتوانند حافظهای بسازند که به برق بسیار کمتری نیاز داشته باشد، مصرف انرژی گوشیها و رایانهها بهشدت کاهش مییابد.
وبگاه سایتِکدِیلی در گزارشی آورده است: تا به حال برایتان پیش آمده که گوشیتان داغ شود یا باتری آن زود خالی شود؟ یکی از دلایل اصلی این مشکل، مدارهای الکترونیکی درون دستگاه است که هنگام کار، با مصرف انرژی گرما تولید میکنند.
حافظه کامپیوتر با کنترل جریان برق در یک ماده، دادهها را ذخیره میکند. اگر دانشمندان بتوانند حافظهای بسازند که به برق بسیار کمتری نیاز داشته باشد، مصرف انرژی گوشیها و رایانهها بهشدت کاهش مییابد.
حافظه کممصرف؛ طرحی از سال ۱۹۷۱
برای رفع این مشکل، نخستینبار در سال ۱۹۷۱ میلادی یک راهکار امیدوارکننده مطرح شد. در آن سال، نوعی حافظه معرفی شد که از خاصیت فروالکتریک استفاده میکند. در این فناوری، با تغییر وضعیت یک ماده، میتوان اطلاعات را ذخیره کرد؛ اما یک مشکل بزرگ وجود داشت: با کوچکترشدن قطعات، این مواد عملکرد خود را از دست میدادند.
پیشرفت کلیدی با «اکسید هافنیوم»
در سال ۲۰۱۱ میلادی، پژوهشگران کشف کردند که اکسید هافنیوم (مادهای رایج در صنعت الکترونیک) حتی زمانی که بسیار نازک است، خاصیت خود را حفظ میکند. بر اساس این یافته، گروهی از پژوهشگران مؤسسه علم و فناوری توکیو قطعه حافظهای به عرض تنها ۲۵ نانومتر، یعنی حدود یک سههزارم ضخامت یک تار مو، ساختند.
غلبه بر مشکل «نشت برق»
هنگامی که قطعات اینقدر کوچک میشوند، برق میتواند از مرزهای بین کریستالهای ریز درون ماده نشت کند. این مشکل سالها مانع از کوچکسازی بیشتر بود.
پژوهشگران به جای اجتناب از این مشکل، راه دیگری را امتحان کردند: آنها قطعه را باز هم کوچکتر کردند و با روشی جدید، ساختاری نزدیک به یک کریستال واحد ایجاد نمودند که تعداد مرزهای نشت برق را کاهش داد.
هرچه کوچکتر، بهتر
نتیجه شگفتانگیز بود: قطعه حافظه هرچه کوچکتر میشود، بهتر کار میکند. این یافته باورهای قدیمی در الکترونیک را به چالش میکشد.
تأثیر بر زندگی روزمره
اگر این فناوری بهکار گرفته شود، ساعتهای هوشمند میتوانند با یک بار شارژ، ماهها کار کنند. در هوش مصنوعی نیز این حافظه میتواند پردازش سریعتر را با مصرف انرژی بسیار کمتر ممکن کند.
نظر پژوهشگر
پروفسور یوتاکا ماجیما (Yutaka Majima)، استاد مؤسسه علم و فناوری توکیو، میگوید: به چالشکشیدن محدودیتهای علم، مانند راهرفتن در تاریکی است؛ اما با زیر سؤالبردن باورهای قدیمی و یافتن راههای جدید، توانستیم دیدگاهی تازه کشف کنیم. امیدوارم این دستاورد کنجکاوی جوانان را برانگیزد.
جزئیات این مطالعه در مجله اِیسیاِس نانو/ ACS Nano منتشر شده است.