محققان استنفورد برای بازار اینترنت اشیاء حافظه انعطاف‌پذیر ساختند

با افزایش روزافزون نیاز به دستگاه‌های پوشیدنی، تراشه‌های انعطاف‌پذیر اهمیت پیدا کرده‌اند. حالا گروهی از محققان دانشگاه استنفورد توانسته‌اند نوعی تراشه حافظه تاشدنی بسازند که قادر است درون دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر قرار بگیرد.

پژوهشگران دانشگاه استنفورد توانسته‌اند بستر تولید تراشه‌های حافظه با مواد انعطاف‌پذیر را فراهم کنند. نمونه آزمایشی این تراشه با وجود پیچیده شدن به دور یک پین فلزی با قطر ۸ میلی‌متر، همچنان قابل استفاده بوده است. این تراشه حتی پس از ۲۰۰ بار تا خوردن هیچ افت توانی نداشته و اطلاعات روی آن حداکثر ۱۰۰۰ بار قبل از افت کیفیت قابل خواندن بوده است.

محققان در تلاش برای توسعه روش‌های ذخیره‌سازی اطلاعات در مدیوم‌های انعطاف‌پذیر به سراغ حافظه‌های تغییر فاز دهنده (PCM) رفتند. تاکنون برای افزایش انعطاف‌پذیری وسایل الکترونیکی از قطعات پلاستیکی (پلیمری) استفاده می‌شد. حالا پژوهشگران دریافته‌اند که پلاستیک احتمالا به خاطر خاصیت نارسانای خود می‌تواند بهترین گزینه برای حافظه‌های PCM باشد چون حرارت و جریان‌های الکتریکی را منتقل نمی‌کند.

حافظه‌های تغییر فاز دهنده از قطعاتی استفاده می‌کنند که در هنگام رسیدن به آستانه‌های دمایی خاص ساماندهی اتمی خود را تغییر می‌دهند. محققان می‌گویند: «مواد تغییر فاز دهنده از تغییرات ساختاری برای ایجاد تمایز در مقاومت‌های الکتریکی استفاده می‌کنند.» آن‌ها با استفاده از چند لایه «آنتیموان تلورید» و «ژرمانیوم تلورید» که مستقیما روی لایه انعطاف‌پذیری از پلیمید قرار می‌گیرد، موفق به ساخت این PCM شدند.

کاربر برای اطلاع از مقدار داده‌های ذخیره‌ شده در این دستگاه کافیست مقدار بسیار کمی برق ارسال و مقاومت آن را محاسبه کند. یکی از مزایای استفاده از PCM این است که وضعیت‌ها معمولا همدوسی دارند؛ یعنی به خودی خود تغییر نمی‌کنند. پس خروجی یک سیستم حافظه پایدار است که برای بازگرداندن اطلاعات در آن نیاز به حجم بالایی از انرژی نداریم.

ولی مشکل رایج مواد تغییر فاز دهنده این است که انرژی باید به قدری از داخل آن‌ها بگذرد که موجب تغییر فاز شود. اینجاست که پلاستیک وارد عمل می‌شود. محققان استنفورد می‌گویند پلاستیک نه تنها انعطاف‌پذیری کافی به منظور تا شدن را برای حافظه‌های نیمه‌رسانا فراهم می‌کند، بلکه انرژی لازم برای نوشتن اطلاعات در حافظه را کاهش می‌دهد. مواد پلاستیکی توکار بین مواد تغییر فاز دهنده حائل ایجاد می‌کنند و جلوی از دست رفتن انرژی را می‌گیرند.

پژوهشگران می‌گویند طراحی دستگاه PCM آن‌ها ۱۰۰ برابر کمتر از نمونه‌های سیلیکونی فعلی انرژی نیاز دارد. نتایج این تلاش‌ها نه تنها می‌تواند حوزه اینترنت اشیاء را متحول کند، بلکه اثر بسزایی بر بازار رایانش مبتنی بر تغییر فاز داشته باشد و در بخش‌هایی مثل آموزش شبکه‌های عصبی نقش مهمی ایفا کند.