'आकस्मिक खोज' सार्वभौमिक स्मृति के लिए उम्मीदवार तैयार करती है – एक अजीब अर्धचालक जो एक अरब गुना कम बिजली की खपत करता है
अगली पीढ़ी की डेटा-भंडारण प्रौद्योगिकियों को अपनाने को आसान बनाने में वैज्ञानिकों ने गलती से एक बड़ी बाधा को पार कर लिया है।
इंडियम सेलेनाइड (In2Se3) नामक एक अद्वितीय सामग्री का उपयोग करके, शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करने के लिए एक तकनीक की खोज की है चरण-परिवर्तन स्मृति (पीसीएम) – एक ऐसी तकनीक जो निरंतर बिजली आपूर्ति के बिना 1 अरब गुना तक डेटा संग्रहीत करने में सक्षम है।
जर्नल में 6 नवंबर को प्रकाशित एक अध्ययन में शोधकर्ताओं ने कहा कि यह सफलता पीसीएम डेटा भंडारण में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक पर काबू पाने की दिशा में एक कदम है, जो संभावित रूप से कम-शक्ति मेमोरी उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए मार्ग प्रशस्त कर रही है। प्रकृति.
पीसीएम यूनिवर्सल मेमोरी के लिए एक अग्रणी उम्मीदवार है – कंप्यूटिंग मेमोरी जो रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम) जैसी अल्पकालिक मेमोरी और सॉलिड-स्टेट ड्राइव (एसएसडी) या हार्ड ड्राइव जैसे स्टोरेज डिवाइस दोनों को प्रतिस्थापित कर सकती है। रैम तेज़ है लेकिन उसे चलाने के लिए महत्वपूर्ण भौतिक स्थान और निरंतर बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जबकि एसएसडी या हार्ड ड्राइव बहुत सघन होते हैं और कंप्यूटर बंद होने पर भी डेटा संग्रहीत कर सकते हैं। यूनिवर्सल मेमोरी दोनों में से सर्वश्रेष्ठ को जोड़ती है।
यह दो अवस्थाओं के बीच सामग्रियों को टॉगल करके काम करता है: क्रिस्टलीय, जहां परमाणुओं को बड़े करीने से व्यवस्थित किया जाता है, और अनाकार, जहां परमाणुओं को यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है। ये राज्य बाइनरी 1s और 0s से संबंधित हैं, राज्यों में स्विच के माध्यम से डेटा एन्कोडिंग करते हैं।
हालाँकि, इन स्थितियों को चालू करने के लिए उपयोग की जाने वाली “मेल्ट-क्वेंच तकनीक” – जिसमें पीसीएम सामग्रियों को गर्म करना और तेजी से ठंडा करना शामिल है – के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे तकनीक महंगी हो जाती है और इसे स्केल करना मुश्किल हो जाता है। अपने अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने विद्युत आवेश के माध्यम से अनाकारीकरण को प्रेरित करके पिघलने-बुझाने की प्रक्रिया को पूरी तरह से बायपास करने का एक तरीका खोजा। यह पीसीएम की ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करता है और संभावित रूप से व्यापक व्यावसायिक अनुप्रयोगों के द्वार खोलता है।
अध्ययन लेखक ने कहा, “चरण-परिवर्तन मेमोरी उपकरणों के व्यापक उपयोग तक नहीं पहुंचने का एक कारण आवश्यक ऊर्जा है।” रीतेश अग्रवालपेन इंजीनियरिंग में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर ने कहा एक बयान. उन्होंने कहा, कम-शक्ति मेमोरी उपकरणों को डिजाइन करने के लिए इन निष्कर्षों की क्षमता “जबरदस्त” है।
शोधकर्ताओं की खोज इंडियम सेलेनाइड के अद्वितीय गुणों पर निर्भर करती है, जो “फेरोइलेक्ट्रिक” और “पीजोइलेक्ट्रिक” दोनों विशेषताओं वाला एक अर्धचालक पदार्थ है। फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री अनायास ध्रुवीकृत हो सकती है, जिसका अर्थ है कि वे बाहरी चार्ज की आवश्यकता के बिना एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न कर सकते हैं। इसके विपरीत, पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री विद्युत आवेश के संपर्क में आने पर शारीरिक रूप से विकृत हो जाती है।
सामग्री का परीक्षण करते समय, शोधकर्ताओं ने देखा कि जब इसे निरंतर धारा के संपर्क में लाया गया तो इसके कुछ हिस्से अनाकार हो गए। इससे भी अधिक, यह पूरी तरह से संयोग से हुआ।
अध्ययन के सह-लेखक, “मैंने वास्तव में सोचा था कि मैंने तारों को नुकसान पहुँचाया होगा Gaurav Modiपेन इंजीनियरिंग में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग में पूर्व डॉक्टरेट छात्र ने बयान में कहा। “आम तौर पर, आपको किसी भी प्रकार के अनाकारीकरण को प्रेरित करने के लिए विद्युत दालों की आवश्यकता होगी, और यहां एक निरंतर प्रवाह ने क्रिस्टलीय संरचना को बाधित कर दिया है, जो नहीं होना चाहिए था।”
आगे के विश्लेषण से अर्धचालक के गुणों के कारण शुरू हुई एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का पता चला। इसकी शुरुआत करंट के कारण होने वाली सामग्री में छोटी-छोटी विकृतियों से होती है जो “ध्वनिक झटके” को ट्रिगर करती है – भूकंप के दौरान भूकंपीय गतिविधि के समान ध्वनि तरंग। इसके बाद यह सामग्री के माध्यम से यात्रा करता है, माइक्रोमीटर-स्केल क्षेत्रों में अनाकारीकरण को एक तंत्र में फैलाता है जिसे शोधकर्ताओं ने हिमस्खलन इकट्ठा करने की गति से तुलना की है।
शोधकर्ताओं ने बताया कि इंडियम सेलेनाइड के विभिन्न गुण – जिसमें इसकी द्वि-आयामी संरचना, फेरोइलेक्ट्रिसिटी और पीजोइलेक्ट्रिसिटी शामिल हैं – झटके से उत्पन्न अनाकारीकरण के लिए एक अल्ट्रा-लो-ऊर्जा मार्ग को सक्षम करने के लिए मिलकर काम करते हैं। उन्होंने अध्ययन में लिखा है कि यह “कम-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक और फोटोनिक अनुप्रयोगों के लिए नई सामग्रियों और उपकरणों” के आसपास भविष्य के शोध के लिए आधार तैयार कर सकता है।
अग्रवाल ने बयान में कहा, “यह संरचनात्मक परिवर्तनों पर एक नया क्षेत्र खोलता है जो किसी सामग्री में तब हो सकता है जब ये सभी गुण एक साथ आते हैं।”
