Đột phá có thể dẫn tới máy tính khởi động ngay lập tức

Sử dụng thiết bị bộ nhớ điện từ ở nhiệt độ phòng, các kỹ sư tại Đại học Cornell đã có một đột phá có thể dẫn đến các máy tính khởi động ngay lập tức

Để mã hóa dữ liệu, công nghệ bộ nhớ máy tính ngày nay sử dụng dòng điện - một yếu tố chính hạn chế độ bền và khả năng thu nhỏ, và là nguồn tiêu thụ nhiều điện năng đáng kể. Nếu dữ liệu có thể được mã hóa mà không cần dòng điện - ví dụ bằng một điện trường đưa vào một chất cách điện - nó sẽ cần ít năng lượng hơn nhiều, và làm cho những thứ như tính toán tức thời, điện năng thấp trở thành thực tế phổ biến.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell do tiến sĩ John Heron, cùng với Darrell Schlom, giáo sư Hóa học công nghiệp tại Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật, và Dan Ralph, giáo sư Vật lý tại trường Nghệ thuật và Khoa học, đã thực hiện một đột phá theo hướng đó với một thiết bị bộ nhớ điện từ ở nhiệt độ phòng. Tương đương với một bit máy tính, nó là Chén thánh của thế hệ bộ nhớ bất khả biến: khả năng chuyển đổi từ tính, theo hai bước, mà không cần gì ngoài một điện trường.

"Lợi thế ở đây là mức tiêu thụ năng lượng thấp", Heron nói. "Nó chỉ cần một điện áp thấp, không có dòng điện, để chuyển đổi nó. Các thiết bị sử dụng dòng tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và tiêu tán một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng nhiệt. Đó là thứ làm nóng máy tính của bạn và tiêu hao pin của bạn".

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo thiết bị của họ bằng một hợp chất gọi là ferrite bismuth, vật iệu được ưa chuộng nhờ tính chất đặc biệt hiếm của nó: nó có cả từ tính- giống như một nam châm tủ lạnh - và có cả sắt điện, có nghĩa là nó luôn luôn phân cực điện, và sự phân cực có thể chuyển được bằng cách đưa vào một điện trường. Những vật liệu được gọi là ferroic này thường chỉ có một trong 2 đặc tính trên, rất hiếm khi có cả hai, do các cơ chế điều khiển hai hiện tượng này thường chống lại nhau.

Sự kết hợp này làm cho nó là một vật liệu "multiferroic", một lớp hợp chất đó đã nhận được sự quan tâm lớn trong thập kỷ qua. Bài báo của tiến sỹ Ramamoorthy Ramesh tại Đại học California, Berkeley, công bố năm 2003 cho biết rằng bismuth ferrite có thể được phát triển trên các màng cực mỏng và có thể có các tính chất nâng cao so với các loại to lớn, đưa nó vào các thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo.

Do là multiferroic, ferrite bismuth có thể được sử dụng cho các thiết bị nhớ bất khả biến với các hình khối tương đối đơn giản. Điểm hấp dẫn nhất là nó hoạt động ở nhiệt độ phòng; các nhà khoa học khác, trong đó có nhóm của Schlom, đã chứng minh kết quả tương tự với các vật liệu cạnh tranh, nhưng ở nhiệt độ lạnh không tưởng tượng nổi, 4 Kelvin (-269^oC) - không phù hợp cho sản xuất công nghiệp. "Hấp dẫn về mặt vật lý, nhưng không thực tế", Schlom nói.

Bước đột phá quan trọng của nhóm là xây dựng lý thuyết, và xác nhận về thực nghiệm, động học của chuyển mạch trong thiết bị ferrite bismuth. Họ đã phát hiện ra rằng việc chuyển đổi diễn ra trong hai bước riêng biệt. Chuyển đổi một bước sẽ không hoạt động, và vì lý do đó các nhà lý thuyết trước đây đã cho rằng việc này là không thể, Schlom nói.

Thiết bị multiferroic cũng dường như đòi hỏi mức cường độ năng lượng thấp hơn so với đối thủ cạnh tranh chính của chúng, hiện tượng được gọi là mô-men xoắn chuyển spin, mà Ralph cũng nghiên cứu, khai thác các tính chất vật lý khác nhau để chuyển đổi từ tính. Mô-men xoắn chuyển spin đã được sử dụng thương mại nhưng chỉ trong các ứng dụng hạn chế.

Theo Vista.gov.vn