Магнітна flash-пам'ять на основі вуглецевих нанотрубок

Свідіненко Юрій

Відомо, що розміри вуглецевих нанотрубок можна порівняти з розмірами молекул. Середній діаметр одношарової вуглецевої нанотрубки становить близько 1 нанометра. Якщо ж вдасться "змусити" одну нанотрубку зберігати один біт інформації, то пам'ять на їх основі буде зберігати колосальні обсяги інформації, адже сучасні осередки flash-пам'яті, що зберігають один біт інформації, мають розміри від 50 до 90 нанометрів.

Вчені з Техаського університету вже досить давно працюють над проблемою створення flash-пам'яті на основі вуглецевих нанотрубок. Дослідники хочуть домогтися щільності зберігання інформації близько 40 гігабіт на квадратний сантиметр. Але й це ще не межа. Як стверджують дослідники, розташувавши нанотрубки в різних шарах пам'яті, можна створити тривимірний чіп flash-пам'яті, який буде зберігати до 1000 терабіт інформації в кубічному сантиметрі. Для порівняння, 1 терабайт - це кількість інформації, яку можна записати на 26 DVD-дисках.

Архітектура flash-пам'яті на основі нанотрубок досить проста: кожна комірка пам'яті складається з двох пересічних нанотрубок, що містять усередині домішки заліза, або поміщені в феромагнітна оточення. Вчені збираються зберігати інформацію в нанотрубках, використовуючи принцип магнітного запису, аналогічний тому, що застосовується в комп'ютерних вінчестерах. У ролі носія інформації виступить матриця нанотрубок.

Рис. 1. Модель нанотрубки

Як говорить один з дослідників, Лазло Кіш: "... У матриці нанотрубок кожне місце їх перетину може зберігати один біт інформації ".

Кількість струму, що протікає через немагнітних шар, оточений двома намагніченими шарами, залежить від їх магнітної орієнтації в просторі. Кожен електрон має свою магнітну орієнтацію, тому верстви, орієнтовані згідно з електронами, не будуть перешкоджати протікання струму, в той час як шари, орієнтовані протилежно, будуть перешкоджати протікання струму.

В нанопамяті роль шарів будуть грати пересічні нанотрубки, магнітну орієнтацію яких можна буде змінювати за допомогою електричних імпульсів різної полярності. А зчитувати логічне стан "1" або "0" будуть більш слабкі електричні сигнали певної полярності. Таким чином, якщо магнітна орієнтація нанотрубок встановлена протилежно посилали імпульси зчитування, то за низькою величиною струму імпульсу буде визначатися значення "0". І навпаки - якщо магнітна орієнтація нанотрубок збігається з напрямком електронів в імпульсі, то амплітуда струму імпульсу буде відповідати логічній "1". Отримана пам'ять буде незалежною, тобто при знятті напруги з пристрою дані на чіпі будуть зберігатися.

Рис. 2. Матриця комірок пам'яті з нанотрубок

Як ми говорили раніше, нанотрубки характеризуються досить малими розмірами і хорошою провідністю електрики. "Завдяки цим двом чинникам можна зробити припущення, що готовий чіп буде зберігати досить багато інформації і споживати при роботі мало енергії. Також швидкість читання/запису буде високою - до 1000 гігабіт на секунду ", - говорить Кіш.

Однак пам'ять на основі нанотрубок - тільки проект. Цього року вчені планують виготовити прототип одного осередку зберігання даних для того, щоб дізнатися, за будь - напрузі і в яких умовах буде працювати новий Нанопристрій. Далі, зібравши кілька елементів у тривимірний шар, дослідники хочуть створити перший тривимірний чіп пам'яті Як заявляє керівник робіт, професор Аджаян, прототип робочого тривимірного чіпа буде готовий вже через п'ять років.

Однак відомо, що було потрібно близько 15 років для того, щоб створити інтегральні комп'ютерні чіпи, розроблені Нобелівським лауреатом Джеком Кілбі. Робота над елементами на основі нанотрубок знаходиться в такому ж зародковому стані, як і виготовлення першого транзистора, тому впровадження цієї технології в наноелектроніку доведеться почекати.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nanonewsnet.ru