Pamięć węglowa przyspiesza obliczenia
Udoskonalone magazynowanie danych stanowi jeden z filarów gospodarki opartej na wiedzy, jak również nowoczesnego przemysłu, biznesu i multimediów. Do budowy nieulotnej pamięci można wykorzystać nowe materiały węglowe, i taki był też cel projektu CARERAMM (Carbon resistive random access memory materials), finansowanego ze środków UE. Uczestnicy projektu badali możliwości opracowania ekologicznych, niedrogich i energooszczędnych materiałów pamięciowych, które byłyby skalowalne na poziomie molekularnym oraz charakteryzowały się czasem przełączania poniżej nanosekundy i zaawansowaną funkcjonalnością. Aby tego dokonać, zespół prowadził prace w dwóch dziedzinach. Po pierwsze, badano materiały i urządzenia na bazie węgla amorficznego, aby uzupełnić aktualnie technologie pamięci, takie jak dyski twarde czy pamięć flash. Po drugie, analizowano możliwości wykorzystania pamięci opartych na tlenku grafenu w elastycznych urządzenia elektronicznych. W obu koncepcjach wykorzystano funkcje pamięci takie jak elektryczne przełączanie oporowe, co pozwoliło na przeprowadzenie bardziej szczegółowych badań nad tym zagadnieniem i określenie ograniczeń technologii, dotyczących między innymi minimalnej wielkości urządzenia, zakresu temperatur i prędkości przełączania. W ramach tych prac przeprowadzono eksperymenty mające na celu ustalenie przewidywanej żywotności w różnych temperaturach, możliwości magazynowania danych na wielu poziomach, przydatności do konkretnych zastosowań oraz szeregu innych ważnych parametrów potrzebnych do opracowania technologii. Po intensywnych pracach laboratoryjnych zespół zbudował i scharakteryzował prototypowe urządzenia, realizując niemal wszystkie przyjęte założenia. W projekcie CARERAMM zbudowano nanometrowe urządzenia na bazie węgla amorficznego o sub-petadżulowej energii przełączania oraz śledzono ich skuteczne działanie w temperaturach przekraczających 300 stopni Celsjusza. Uczeni zbudowali urządzenia na bazie tlenku grafenu z 4-poziomową pamięcią i wytrzymałością na elastycznych podłożach, a także urządzenia oparte na GO, odporne na przeszło 10 000 cykli zginania o dużym promieniu. Zespół zgromadził również cenną wiedzę na temat przełączania oporowego w kontekście materiałów i urządzeń bazujących na węglu amorficznym, jak i tlenku grafenu. W pracach połączono modelowanie w skali atomowej i nanoskalową charakterystykę, aby znacząco poprawić wydajność przełączania, dzięki czemu przygotowano grunt pod komercjalizację zaawansowanych pamięci węglowych w najbliższej przyszłości.
Słowa kluczowe
Pamięć węglowa, magazynowanie danych, CARERAMM, pamięci z tlenku grafenu, przełączanie oporowe