Οι κατασκευαστές των μνημών flash, όπως τα γνωστά usb stick, τα ηλεκτρονικά αποθηκευτικά μέσα που αποθηκεύουν την ηλεκτρονική πληροφορία ώστε να είναι διαθέσιμη όποτε συνδεθούν στον υπολογιστή, αντιμετωπίζουν μία πρόκληση. Η ολοένα και μεγαλύτερες απαιτήσεις σε απόδοση με το μικρότερο δυνατό μέγεθος. Ο πιο πιθανός διάδοχος φαίνεται να είναι πολύπλοκες χημικές ενώσεις.
Καθώς όμως οι ως τώρα χρησιμοποιούμενες διατάξεις MOS (Metal-oxide-semiconductor) φθάνουν στα όρια της νανοκλίμακας (10-9), μικραίνει και ο χώρος όπου συγκρατούνται ηλεκτρόνια με αποτέλεσμα το φορτίο να μην επαρκεί για να λειτουργήσει η συσκευή.
Τα άτομα είναι στη νανοκλίμακα, επομένως υποψήφιοι αντικαταστάτες θα μπορούσαν να είναι χημικές ενώσεις που μπορούν να διατηρούν ένα ηλεκτρικό φορτίο.Τα μειονεκτήματα των μορίων είναι ότι έχουν μικρή ηλεκτρική αγωγιμότητα, μεγάλη αντίσταση, χαμηλή απόδοση και ορισμένη θερμική σταθερότητα.
Πέρυσι, μια ερευνητική ομάδα κατάφερε να δημιουργήσει μια μνήμη flash με στρώματα γραφένιου (graphene) και διθειούχου μολυβδαινίου (molybdenum disulfide) τα οποία δημιουργούν μοριακά φύλλα πάχους όσο ένα μόνο άτομο. Βέβαια για να λειτουργήσει σα συσκευή χρειαζόταν πολλά τέτοια στρώματα.
εικόνα (spectrum.ieee.org)
Πρόσφατα παρουσιάστηκε μια νέα προσέγγιση που αντί να στοιβάζει πολλά μόρια, κρατά το φορτίο σε ένα πολύπλοκο μοριακό "κλουβί" που σχηματίζεται από το οξείδιο ενός μετάλλου (συγκεκριμένα του βολφραμίου) με χημικό τύπο W18O54. Στο εσωτερικό αυτής της δομής έβαλαν δύο μόρια τριοξειδίου του σεληνίου, το οποίο φέρει επιπλέον ηλεκτρόνια και δίνει στη διάταξη φορτίο -4.
Η δομή του συστήματος είναι [W18O54(SeO3)2]4−.
Όταν αφαιρούνται 2 ηλεκτρόνια τα δύο μόρια τριοξειδίου του σεληνίου οξειδώνονται και ενώνονται δημιουργώντας ένα μόριο, το Se2O6. Αυτή η νέα οξειδωμένη κατάσταση του σεληνίου μπορεί να λειτουργήσει σαν ένα είδος επανεγγράψιμης μνήμης. Τα φορτία ανταλλάσσονται με τα στοιχεία του κλουβιού, συγκρατώντας τα ηλεκτρόνια.
Η απόδοση του συστήματος
Το σύστημα ήταν σταθερό για αρκετές ώρες χωρίς απώλειες. Αν και οι ταχύτητες εγγραφής/ανάγνωσης ήταν μικρότερες από αυτές των κλασσικών συσκευών αφού απαιτείται μεγαλύτερη τάση, τροποποιώντας τη γεωμετρία, τα χαρακτηριστικά μπορούν να βελτιωθούν. Επίσης η διάταξη ήταν σταθερή σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες των 600oC, που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για επεξεργαστές.
Οι ερευνητές τονίζουν ότι το μονοπάτι που ακλουθούν τα ηλεκτρόνια μέσα στο μόριο θα είναι αυτό που καθορίσει και την απόδοση του συστήματος.
Φυσικά αυτό το πολλά υποσχόμενο σύστημα είναι στο στάδιο του προτύπου και δείχνει πως τα κυκλώματα του μέλλοντος για αποθηκευτικές μνήμες και επεξεργαστές θα μπορούσαν να δημιουργούνται από χημικούς δεσμούς και ίσως να οδηγήσουν σε νέους τύπους ηλεκτρικής συμπεριφοράς.
--
Πηγές:
η εικόνα εξωφύλλου ανήκει στο galleryhip.com
Busche, C., Vilà-Nadal, L., Yan, J., Miras, H. N., Long, D. L., Georgiev, V. P., ... & Cronin, L. (2014). Design and fabrication of memory devices based on nanoscale polyoxometalate clusters. Nature.
Choi, M. S., Lee, G. H., Yu, Y. J., Lee, D. Y., Lee, S. H., Kim, P., ... & Yoo, W. J. (2013). Controlled charge trapping by molybdenum disulphide and graphene in ultrathin heterostructured memory devices. Nature communications, 4, 1624.
