Kim cương được dùng để phát triển bộ nhớ máy tính

Các kỹ sư thuộc trường đại học Johns Hopkins vừa tìm ra phương pháp sử dụng kim cương nhằm thay đổi thuộc tính của một hợp kim được sử dụng trong bộ nhớ đổi pha (phase-change memory), một sự thay đổi có thể giúp pháp triển các hệ thống lưu trữ với dung lượng cao hơn.

Bản chất của công nghệ này là tập trung thay đổi hợp kim GST trong bộ nhớ đổi pha được làm bằng các nguyên tố hóa học gecmani, antimony và telua. Bộ nhớ đổi pha ổn định hơn so với các nguyên liệu được sử dụng trong các ổ đĩa flash hiện tại. Nó cho tốc độ đọc ghi dữ liệu nhanh hơn 100 lần và độ bền cho khả năng ghi lại 100.00 lần. Trong vòng 5 năm, nó có thể được sử dụng để thay thế các ổ cứng trong máy tính và giúp PC lưu trữ được nhiều thông tin hơn” – Ming Xu, người đứng đầu dự án nghiên cứu cho biết.

Hợp kim GST đã được sử dụng khoảng 2 thập niên và hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị như ổ đĩa quang CD-RW và DVD-RW.

Một minh họa cách các công cụ đầu có gắn kim cương đã được sử dụng để nén hợp kim GST.

IBM và một số công ty công nghệ khác cũng đang phát triển công nghệ chip trạng thái rắn sử dụng bộ nhớ đổi pha mà công ty này cho biết có thể duy trì lên tới 5 triệu chu kỳ ghi. Các bộ nhớ flash NAND cao cấp hiện nay chỉ có thể duy trì 100.000 chu kì này.

Bằng cách sử dụng các công cụ được gắn kim cương nhằm thực hiện các thay đổi trong hợp kim GST, các nhà nghiên cứu có thể thay đổi thuộc tính của hợp kim này từ vô định hình sang trạng thái tinh thể, giúp làm giảm điện trở suất điện. Bằng cách làm chậm lại sự thay đổi từ một trạng thái vô định hình vào một trạng thái kết tinh, các nhà khoa học cũng có thể sản xuất nhiều tiểu bang khác nhau cho phép nhiều dữ liệu hơn được lưu trữ trên hợp kim.

GST được gọi là một vật liệu giai đoạn thay đổi bởi vì, khi tiếp xúc với nhiệt, diện tích của hợp kim có thể thay đổi từ trạng thái vô định hình, trong đó các nguyên tử không có một sự sắp xếp có trật tự, một trạng thái kết tinh, trong đó các nguyên tử được sắp xếp gọn gàng.

Một minh họa làm thế nào các công cụ đầu có gắn kim cương được sử dụng để nén GST. Bạn hãy tưởng tượng hai trạng thái vô định hình và kết tinh được sử dụng để đại diện cho ngôn ngữ số máy tính là các số một và số không.

Ở trạng thái vô định hình, GST có sức kháng điện tốt hơn. Trong trạng thái tinh thể của nó, khả năng này của nó kém đi. Hai pha của GST, vô định hình và tinh thể, còn phản chiếu ánh sáng khác nhau, cho phép các bề mặt của một đĩa DVD được đọc bằng các tia laser nhỏ.

Trong khi GST đã được sử dụng một thời gian, khả năng chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác của nó vẫn còn một cái gì đó bí ẩn bởi vì nó xảy ra trong khoảng thời gian cực ngắn – nano giây, sau khi vật liệu được làm nóng. Để giải quyết bí ẩn này, Xu và nhóm nghiên cứu sử dụng sức nén từ các công cụ kim cương để làm chậm sự thay đổi trạng thái này.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp có tên nhiễu xạ X-ray, cùng phương pháp mô phỏng trên máy tính để ghi lại những gì đã xảy ra với vật liệu ở cấp độ nguyên tử. Bằng cách ghi lại những thay đổi trong chuyển động chậm, các nhà nghiên cứu tìm thấy rằng họ thực sự có thể điều chỉnh điện trở suất điện của vật liệu trong thời gian khi các thay đổi từ vô định hình sang dạng tinh thể diễn ra.

Theo ICTnew