Các nhà khoa học tại Đại học Rice đã tạo ra một công nghệ bộ nhớ thể rắn cho phép lưu trữ mật độ cao với tỷ lệ lỗi máy tính ở mức tối thiểu.

Ký ức được xây dựng dựa trênoxit tantalum, một chất cách điện phổ biến trong thiết bị điện tử. Đặt điện áp vào một miếng sandwich dày 250 nanomet làm từ graphene, tantalum, nano xốptantalumoxit và bạch kim tạo ra các bit có thể định địa chỉ nơi các lớp gặp nhau. Điều khiển điện áp làm dịch chuyển các ion oxy và chỗ trống chuyển đổi các bit giữa số 1 và số 0.

Phát hiện của phòng thí nghiệm Rice của nhà hóa học James Tour có thể cho phép tạo ra các bộ nhớ mảng thanh ngang lưu trữ tới 162 gigabit, cao hơn nhiều so với các hệ thống bộ nhớ dựa trên oxit khác đang được các nhà khoa học nghiên cứu. (Tám bit bằng một byte; đơn vị 162 gigabit sẽ lưu trữ khoảng 20 gigabyte thông tin.)

Thông tin chi tiết xuất hiện trực tuyến trên tạp chí Hiệp hội Hóa học Hoa KỳChữ Nano.

Giống như phát hiện trước đây của phòng thí nghiệm Tour về bộ nhớ silicon oxit, các thiết bị mới chỉ cần hai điện cực cho mỗi mạch, khiến chúng đơn giản hơn so với các bộ nhớ flash ngày nay sử dụng ba điện cực. “Nhưng đây là một cách mới để tạo ra bộ nhớ máy tính siêu dày đặc, không biến đổi,” Tour nói.

Bộ nhớ không biến đổi giữ dữ liệu của chúng ngay cả khi tắt nguồn, không giống như bộ nhớ máy tính truy cập ngẫu nhiên dễ biến đổi sẽ mất nội dung khi tắt máy.

Các chip nhớ hiện đại có nhiều yêu cầu: Chúng phải đọc và ghi dữ liệu ở tốc độ cao và lưu giữ càng nhiều càng tốt. Chúng cũng phải bền và có khả năng lưu giữ tốt dữ liệu đó trong khi sử dụng năng lượng tối thiểu.

Tour cho biết thiết kế mới của Rice, đòi hỏi ít năng lượng hơn 100 lần so với các thiết bị hiện tại, có khả năng đạt được mọi mục tiêu.

"Cái nàytantalumbộ nhớ dựa trên hệ thống hai thiết bị đầu cuối, vì vậy tất cả đều được thiết lập cho ngăn xếp bộ nhớ 3-D,” ông nói. “Và nó thậm chí không cần điốt hoặc bộ chọn, khiến nó trở thành một trong những bộ nhớ siêu đậm đặc dễ xây dựng nhất. Đây sẽ là đối thủ cạnh tranh thực sự cho nhu cầu bộ nhớ ngày càng tăng trong mảng máy chủ và lưu trữ video độ phân giải cao.”

Cấu trúc phân lớp bao gồm tantalum, oxit tantalum xốp nano và graphene đa lớp giữa hai điện cực bạch kim. Trong quá trình chế tạo vật liệu, các nhà nghiên cứu nhận thấy oxit tantalum dần dần mất đi các ion oxy, chuyển từ chất bán dẫn xốp, giàu oxy ở phía trên sang nghèo oxy ở phía dưới. Khi oxy biến mất hoàn toàn, nó trở thành tantalum nguyên chất, một kim loại.