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厚度仅三个原子,新金属芯片能提高存储速度百倍
发布日期:2020-7-3 10:44 文章来源:科技日报 张梦然 览139次


研究人员将数据编码到二维材料。 图片来源:《自然·物理学》网站

科技日报记者 张梦然

更快、更密集的数据存储革命即将来临了吗?据英国《自然·物理学》杂志近日发表的一项研究,一个美国联合研究团队利用层状二碲化钨制成了二维(2D)金属芯片,其厚度仅三个原子!在更节能的同时,储存速度提高了100倍之多,为开发下一代数据存储材料奠定了基础。

当今世界所产生的数据比以往任何时候都多,然而我们当前的存储系统已接近大小和密度的极限,因此迫切需要相关技术革命。科学家正在研究数据的其他保存形式,包括存储在激光蚀刻的载玻片、冰冷分子、单个氢原子、全息胶片甚至DNA上。

在这次的新研究中,美国斯坦福大学、加州大学伯克利分校和德克萨斯A&M大学的研究人员尝试了另一种方法,他们研发的新系统由二碲化钨金属组成,排列成一堆超薄层,每层仅有3个原子厚。其可代替硅芯片存储数据,且比硅芯片更密集、更小、更快,也更节能。

研究人员对二碲化钨薄层结构施加微小电流,使其奇数层相对于偶数层发生稳定的偏移,并利用奇偶层的排列来存储二进制数据。数据写入后,他们再通过一种称为贝利曲率的量子特性,在不干扰排列的情况下读取数据。

团队表示,与现有的基于硅的数据存储系统相比,新系统具有巨大优势——它可以将更多的数据填充到极小的物理空间中,并且非常节能。此外,其偏移发生得如此之快,以至于数据写入速度可以比现有技术快100倍。

目前,团队已为该设计申请了专利。他们还在研究下一步改进的方法,例如寻找除二碲化钨之外的其他2D材料。研究人员表示,对超薄层进行非常小的调整,就会对它的功能特性产生很大的影响,而人们可以利用这一知识来设计新型节能设备,以实现可持续发展和更智慧的未来存储方式。

总编辑圈点:

我们的数据存储方式,早已从磁带、软盘和CD等介质,进化到了能够在无数微型晶体管中保存数据的精密半导体芯片,而且其容量可以呈指数级增长。这是一个壮举。但时至今日,硅基芯片的能力仍告不足——人类数据爆炸式增长的同时,还要对动态数据快速地利用、分析,不断增加的需求给存储方式不断带来新的压力。这一状态无疑将推动存储方式持续变革,究竟谁会在这一次的革新中发挥最重要的作用?有人说是DNA,也有人说是单原子。全球都在注视着,这些候选者中哪个技术最先成熟,或哪个能率先投入市场应用。

责任编辑:常丽君
 
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