محققان چینی ماده جدیدی ساخته اند که می تواند تراشه های حافظه با طول عمر تقریبا بی نهایت تولید کند. این کشف که با استفاده از نوع جدیدی از مواد فروالکتریک انجام شد، می‌تواند راه را برای مراکز داده، اکتشافات اعماق دریا و صنعت فضایی هموار کند.
به گزارش سرگرمی روز، در حال حاضر اغلب از مواد فروالکتریک برای تولید تراشه ها برای اهداف ذخیره سازی و سنجش استفاده می شود. این مواد برای هوش مصنوعی و سایر زمینه‌های با فناوری پیشرفته که تحت تأثیر تحریم‌های آمریکا قرار گرفته‌اند، حیاتی هستند.
مواد فروالکتریک به دلیل مصرف انرژی کم، خواندن بدون تلفات و قابلیت نوشتن سریع برای ایجاد تراشه های ذخیره سازی عالی هستند. این مواد می توانند به سرعت تحت یک میدان الکتریکی که به عنوان قطبش شناخته می شود تغییر حالت دهند و حتی پس از حذف میدان پایدار بمانند.
این رفتار را می توان به نوعی حافظه سریع دائمی تشبیه کرد.
تراشه های ذخیره سازی با عمر تقریبا بی نهایت
برای این منظور، مواد فروالکتریک در حال حاضر در فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی، حسگر و برداشت استفاده می‌شوند. با این حال، آنها همچنین این پتانسیل را دارند که در ساخت سرورهای ذخیره سازی یا پشتیبانی از مراکز داده بزرگ در آینده استفاده شوند.
مواد فروالکتریک سنتی که به طور گسترده به صورت تجاری مورد استفاده قرار می گیرند، مانند سرب زیرکونات تیتانات (PZT)، می توانند در حین استفاده دچار خستگی فروالکتریک شوند.
این منجر به کاهش عملکرد و در نهایت شکست می شود. هدف تیم چینی برای مقابله با این مشکل با تقویت ساختار مواد بود.
هی ری، دانشیار و نویسنده اول این مطالعه، توضیح داد که وقتی بار الکتریکی در طول فرآیندهای ذخیره سازی و بازخوانی جریان می یابد، نقص ها حرکت می کنند و جمع می شوند، در نهایت فرآیند پلاریزاسیون را مسدود کرده و منجر به خرابی دستگاه می شود.
وی افزود: مانند امواجی است که سنگ های کوچک را در دریا جمع می کنند و به تدریج سنگ بزرگی را تشکیل می دهند که جلوی جریان امواج را می گیرد.
مشخص شده است که این مشکل با ایجاد مواد فروالکتریک در لایه ها قابل حل است. با استفاده از شبیه‌سازی‌های سطح اتمی به کمک هوش مصنوعی، محققان کشف کردند که مواد فروالکتریک کشویی دوبعدی معمولاً هنگام انتقال بار در معرض میدان الکتریکی تغییر می‌کنند. این کار از حرکت و تجمع نقایص بارداری و در نتیجه خستگی جلوگیری می کند.
این گروه یک ماده لایه لایه دو بعدی به ضخامت نانومتر به نام 3R-MoS2 ساختند. یک نانومتر تقریباً 100000 برابر کوچکتر از قطر موی انسان است.
پس از میلیون ها مطالعه و نوشتن، هیچ تخریبی وجود ندارد
آزمایش‌ها نشان داده‌اند که 3R-MoS2 کاهش عملکرد صفر را پس از میلیون‌ها چرخه نشان می‌دهد، به این معنی که دستگاه‌های ذخیره‌سازی ساخته شده از این ماده فروالکتریک دوبعدی هیچ محدودیتی برای خواندن/نوشتن ندارند.
این گزارش همچنین اشاره می‌کند که در حالی که مواد فروالکتریک از نوع یونی سنتی اجازه ده‌ها هزار چرخه خواندن/نوشتن را می‌دهند، دستگاه‌های ذخیره‌سازی ساخته شده از مواد فروالکتریک لایه‌ای دوبعدی چنین محدودیتی ندارند. بدون محدودیت خواندن/نوشتن، تراشه های ذخیره سازی ساخته شده از این ماده بسیار بادوام خواهند بود. به گفته دانشمندان، این امر آنها را برای استفاده در محیط های خشن مانند تحقیقات هوافضا و اعماق دریا ایده آل می کند.
با توجه به اندازه کوچک مواد، ظرفیت ذخیره سازی به طور قابل توجهی در برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ مانند مراکز داده افزایش می یابد.
