Nové pamäťové médium: najvyššia kapacita, neprekonateľná životnosť  
Takmer 20 miliárd prepisovateľných bajtov (155 miliárd bitov) na štvorcovom centimetri bezpečne uložených na miliardu rokov – „miliardové“ parametre nového typu pamäťového média.

 

Zvětšit obrázek
Alex Zettl s veľkým modelom mikroskopickej uhlíkovej nanotrubičky

Najlepšie súčasné pevné disky sú schopné na ploche 1 centimetra štvorcového zaznamenať asi 40 gigabitov, čiže 40 miliárd bitov informácii. (Bit – binary digit – binárny číslicový kód v podobe „0“ alebo „1“). V optimálnom prípade zaznamenané údaje uchovávajú po dobu asi 10 až 30 rokov. Pre pamäťové média vo všeobecnosti, viac, či menej platí, že čím väčšia je hustota pamäťového záznamu, tým rýchlejšie a ľahšie oň prídeme. Budúcnosť elektronického priemyslu už dnes kalkuluje s pamäťovými prvkami s oveľa lepšími parametrami. Americkí fyzici ponúkajú nádejné, zaujímavé a progresívne riešenie.  

V júnovom čísle odborného mesačníku Nano Letters bude oficiálne zverejnený článok tímu fyzikov zo známeho Berkeleyho národného laboratória na Kalifornskej univerzite a ich kolegu z Pennsylvánskej štátnej univerzity. Tento tím pod vedením prof. Alexa Zettla vyvinul nový typ pamäťového prvku. V porovnaní so súčasnou najkvalitnejšiu konkurenciou má o rád vyššiu hustotu záznamu a doba uchovania údajov je úplne bezkonkurenčná - jedna miliarda rokov!

 

Zvětšit obrázek
Fe-nanočastica vo vnútri nanotrubice. Jej pohyb je ovládaný elektrickým napätím. Kredit: Zettl Research Group

Ako v abstrakte článku autori uvádzajú, ide o  „jednoduché elektromechanické pamäťové zariadenie“ v ktorom jeden bit predstavuje krátka uhlíková dutá nanotrubička s nanočasticou železa v jej vnútri. Polohu nanočastice je možné s presnosťou na nanometre (milióntiny milimetra) obojsmerne meniť pomocou elektrického signálu, ktorý odpovedá zapisovanej informácii. Rozdiel medzi bitmi typu „0“ a „1“ tak predstavuje len rôzne umiestnenie nanočastice. Takže informácia sa v tomto novom type pamäte ukladá v podobe kombinácie konkrétnych polôh Fe-nanočastíc v hustom zoskupení nanotrubičiek. Zápis = dlhá sekvencia bitov = poradie polôh nanočastíc v súbore nanotrubíc - je čitateľný pomocou zariadenia merajúceho odpor. Uložený záznam je možné meniť, teda "prepisovať". Vedci predpokladajú, že na tomto princípe vzniknú veľmi efektívne a výkonné permanentné prepisovacie pamäťové prvky s vysokou stabilitou záznamu. Jeho hustota je až 1012 bitov na štvorcový palec plochy (6,45 štvorcových centimetrov), čo v prepočte je necelých 16 x 1010 bitov na štvorcový centimeter. Termodynamická stabilita média by mala zabezpečiť čitateľnosť údajov po dobu asi miliardy rokov.


Namiesto mnohých slov niekoľko obrázkov a videí, na ktorých je princíp nového pamäťového média oveľa názornejší:


     

Informácia je uložená vo forme binárneho kódu. Ten je zapísaný pomocou konkrétnej kombinácie polôh nanočastíc železa vo vnútri uhlíkových nanotrubičiek a ovládaných zapisovacím elektrickým prúdom. Hustota nanotrubičiek na jednotku plochy – teda hustota záznamu je vysoká - asi 155 miliárd bitov (nanotrubičiek) na štvorcový centimeter.

Kredit: Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory

Snímka z elektrónového mikroskopu. Polohu Fe-nanočastice je možné obojsmerne meniť, čo zabezpečuje prepisovateľnosť záznamu na pamäťovom médiu.
Kredit: Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory

Graf porovnávajúci doposiaľ používané pamäťové médiá (počnúc kameňom, papierom a pergamenom až po súčasné optické a magnetické pamäte a nový typ z dielne Berkeleyho laboratória. Na osi x je v logaritmickej mierke hustota záznamu, na osi y je opäť v logaritmickej mierke životnosť údajov. Červený štvorec prislúchajúci novej technológii predstavuje výrazne vyššie parametre. Najmä čo sa predpokladanej životnosti týka.

Kredit: Zettl Research Group, Lawrence Berkeley National Laboratory

 


   

VIDEO
Obojsmerný pohyb Fe-nanočastice
v uhlíkovej nanotrubičke ovláda
elektrický prúd.

Kredit: Zettl Research Group

Animovaná schéma pohybu železnej nanočastice.

Kredit: Vin Crespi

 

Zdroj: Zettl Research Group

Datum: 26.05.2009 16:31
Tisk článku


Diskuze:

článek

Petr Liczman,2009-06-25 01:37:39

celý článek je už vydaný, pokud někoho zajímá:
http://www.physics.berkeley.edu/research/zettl/pdf/361.NanoLet.9-Begtrup.pdf

Odpovědět

Přežijeme gama-záblesk

Pavel Bílek,2009-05-27 09:41:02

S transhumánním tělem postaveném na takové technologii už nebude blízký gama-záblesk představovat fatální hrozbu :-)

Odpovědět

Read

Elek Oskar,2009-05-27 01:32:50

Co by ma ale zaujimalo, je to, ako sa z tejto pamate da ulozena informacia precitat. V clanku uvadzate, ze citanie sa uskutocnuje pomocou zariadenia merajuceho odpor. Odhliadnuc od toho, ze to je dost obecny popis (ale dajme tomu :) tak co to vlastne take meranie odporu je? Na to, aby sme mohli zmerat odpor, musime predsa do obvodu (napriklad tvoreneho jednou z tych nanotrubiciek) pustit zname mnozstvo prudu a na druhej strane zmerat, o kolko sa nam zoslabi. Ak to ale urobime, tak predsa zmenime stav daneho bitu (netvrdim, ze ho zrovna prehodime, ale mozme dajme tomu ovplyvnit polohu ten Fe ciastocky). Takze by sa hypoteticky mohlo stat, ze po urcitom pocte citani sa skutocne hodnota toho bitu zmeni. Nieco podobne v podstate zaviedla kvantovka, kde je treba sa zmierit s tym, ze nam meranie ovplyvni samotny pokus :) Ma niekto nejaky napad/nazor?

Odpovědět


návrh 1

Dagmar Gregorova,2009-05-27 09:53:28

... napadá ma princíp reostatu, kde by Fe-nanočastice pôsobila ako "bežec" regulujúci odpor. Hodnota pod určitú hranicu by mohla zodpovedať hoci 0, nad zasa 1...

Skusim ziskat po vydani orig. clanok...

Odpovědět

Trvanlivost záznamu

Xavier Vomáčka,2009-05-26 17:32:58

Vypadá to velice pěkně, ale bojím se aby tuto paměť nešlo "sklepat" stejně jako lékařský teploměr :-)

Odpovědět


pridám sa ...

Dagmar Gregorova,2009-05-26 18:13:20

... a zavŕtam do "vlastného" článku inou obavou: Pôsobenie silnejšieho magnetického poľa. Ak sú nanočastice naozaj "ako zo železa" a sú nielen el. vodivé, ale aj feromagnetické, tak by ma zaujímalo, ako záznam zapísaný vo forme ich rôznych polôch odoláva silnejším magnetickým poliam. Ak to zistím, dám sem vedieť...
Inak na sklepávanie pamäte je úplne najvhodnejšie kladivo. Je to mnohonásobne vedecky potvrdené. :)

Odpovědět


Magneticke pole

Elek Oskar,2009-05-27 01:23:58

Tazko povedat, pani Gregorova, myslim, ze v takej nanotrubicke ma ta ciastocka zeleza taky velky mechanicky odpor, ze to pole by muselo byt silne homogenne (aby "nepritlacalo" tu zeleznu ciastocku na stenu tej trubicky "zo strany") a este presne rovnobezne s tymi trubickami (z toho isteho dovodu). Navyse ta ciastocka bude zrejme tak malo hmotna, ze by ma to premiestnenie bolo potrebne naozaj velmi silne magneticke pole. Priznavam ale, ze je to pohlad amatera.
Co sa ale magnetickeho vplyvu na media tyka, tak toto by predsa nebolo prve medium, ktore je mozne ovplyvnit magnetickym polom, vsak vezmite si magneticke pasky, ale aj dnesne moderne HDD vyuzivajuce magneticky zapis, ktore sa podla mna s magnetickym polom radi nemaju. Myslim, ze je to taky tradeoff - opticke media su relativne odolne, ale neprepisovatelne, magneticke su prepisovatelne, ale nachylne na zmeny v mag. poli a "elektricke" (napriklad flash pamate) su zase drahe a maju malu hustotu zapisu (pocet adresovatelnych pamatovych buniek na objem). A samozrejme, vsetky su strasne pomale ;)

Odpovědět


mag. pole

Dagmar Gregorova,2009-05-27 10:15:54

S tym magnetickým poľom, to bol taký ad-hoc nápad. V podstate sa to všetko dá uložiť do magneticky mäkkého materiálu, nejakého permalloyu. Je pravdou, že usmernenie magnetických domén v železe pri tomto princípe nehrá rolu a tak máte pravdu, že by to magnetické pole muselo byť dosť silné, aby nanočiastočkami pohlo. Na druhej strane, ten mechanický odpor brzdiaci nanočasticu v uhlíkovom vlákne môže byť len tak veľký, aby časticou bez problému zapisovacie el. napätie pohlo.

Odpovědět


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace