Supervoitelu mahdollistaa nopeat muistipiirit

Tel Avivin yliopiston teknologinen kehitystyö on ensimmäistä kertaa mahdollistanut tieteellisen supervoiteluilmiön soveltamisen elektronisiin komponentteihin. Tämän seurauksena tutkimusryhmä onnistui valjastamaan kitkattoman liukumisen parantaakseen merkittävästi tietokoneiden ja muiden elektronisten laitteiden muistikomponenttien suorituskykyä.

Tutkijat korostavat, että luonto on löytänyt tavan luoda lähes kitkattomia pintoja, ilmiö, joka tunnetaan nimellä supervoitelu. Ymmärtääksesi tämän käsitteen, kuvittele asettavasi kaksi munalaatikkoa päällekkäin: täydellisesti kohdakkain ollessaan ne lukkiutuvat toisiinsa ja vastustavat liikettä, mutta vähän paikoiltaan kääntyneinä ne liukuvat vapaasti. Vastaavasti, kun tiettyjen materiaalien atomikerrokset ovat hieman väärin kohdistettuja, niiden atomit eivät synkronoidu ja kitka niiden välillä melkein katoaa.

Noin 20 vuotta sitten tutkijat havaitsivat, että kahdessa pyörivässä grafiittikerroksessa on lähes mittaamaton kitka – läpimurto, joka tasoitti tietä supervoiteluun perustuvien seuraavan sukupolven muistitekniikoiden kehittämiselle.

"Laboratoriossamme", professori Moshe Ben Shalom selittää, "rakensimme kerrosmateriaaleja, joissa pieninkin atomisiirtymä saa elektronit liikkumaan kerrosten välillä. Lopputulos: vain kahden atomin paksuinen muistirakenne – ohuin mahdollinen."

Tässä tutkimuksessa ryhmä kehitti uuden menetelmän kitkattoman liukumisen hyödyntämiseksi muistin suorituskyvyn parantamiseksi.

Tohtori Youngki Yeon kokeessa yhdistettiin ultraohuita boorin ja typen atomikerroksia, jotka erotettiin rei'itetyllä grafeenikerroksella. Nanokokoisissa rei´issä (vain 100 atomia leveät) boori- ja typpikerrokset asettuvat itsetoimisesti, mutta näiden saarten välistä kitka katoaa synkronoimattoman grafeenikerroksen ansiosta! Tämän ilmiön ansiosta linjassa olevien saarten sisällä olevat atomit voivat liukua nopeasti ja tehokkaasti, mikä mahdollistaa ennennäkemättömän tehokkaat tiedon luku-/kirjoitustoiminnot kuluttaen samalla huomattavasti vähemmän energiaa.

Professori Ben Shalom korostaa: "Mittauksemme osoittavat, että tämän uuden muistitekniikan tehokkuus on huomattavasti parempi kuin nykyiset tekniikat, eikä siinä esiinny kulumista.

Tämän lisäksi uudet muistiryhmät paljastavat kiehtovan vaikutuksen: kun pienet saaret ovat lähellä toisiaan, atomin liike yhdellä saarella vaikuttaa viereisiin saariin. Eli järjestelmä voi itseorganisoitua kytketyiksi muistitiloiksi, mikä voi johtaa uraauurtaviin edistysaskeliin tietojenkäsittelyssä, mukaan lukien tekoäly ja neuromorfiset arkkitehtuurit.

Tutkimusryhmä päättelee, että tämä innovaatio mahdollistaa lähitulevaisuudessa erittäin nopeiden, luotettavien ja erittäin kestävien muistiryhmien kehittämisen."

Heidän tulevan tutkimuksensa tavoitteena on tutkia uusia laskennallisia mahdollisuuksia muistibittien välisen mekaanisen kytkennän kautta, mikä aiemmin oli mahdotonta. Ehkä supervoitelu ajaa seuraavan tietotekniikan vallankumouksen.

Aiheesta aiemmin:

Uusia muistiratkaisuja spineillä ja pyörteillä

Käsialakuvion ennätysmäistä tunnistusta

Rele grafeenista