Офіційне художнє зображення процесу аморфизації під впливом електричного струму / Akanksha Jain
La transición de fase en la memoria de cambio de fase PCM fue accidentalmente inducida no por calentamiento, sino por corriente constante, lo que significa mucho menos consumo y una gran cantidad de perspectivas técnicas.
Quizás los científicos accidentalmente superaron un obstáculo serio para la implementación de tecnologías de almacenamiento de datos de próxima generación. Usando un material llamado seleniuro de indio (In2Se3), los investigadores descubrieron la posibilidad de reducir la necesidad de energía de la memoria PCM (capaz de almacenar datos sin alimentación constante) – hasta mil millones de veces.
El descubrimiento fue un paso importante hacia la creación de la llamada memoria universal, que combina las propiedades de la RAM y los dispositivos de almacenamiento de datos. La memoria RAM es rápida, pero ocupa mucho espacio y requiere una fuente de alimentación constante para funcionar. Los dispositivos de estado sólido son mucho más densos y pueden almacenar datos cuando las computadoras están apagadas. La memoria universal combina sus mejores características.
PCM funciona cambiando materiales entre dos estados: cristalino, donde los átomos están ordenadamente organizados, y amorfo, donde los átomos están dispuestos de manera aleatoria. Esto proporciona los valores 1 y 0, que se codifican mediante el cambio de estado del material. Sin embargo, la tecnología utilizada para esto implica calentar y enfriar rápidamente los materiales y requiere mucha energía.
Los investigadores encontraron una manera de evitar completamente el proceso de solidificación del fundido, en su lugar induciendo la amorfización mediante una descarga eléctrica. Esto reduce radicalmente las necesidades energéticas de PCM y abre perspectivas para la expansión del uso comercial.
El descubrimiento se basa en las propiedades únicas del seleniuro de indio, un material semiconductor con características tanto ferroeléctricas como piezoeléctricas. Los materiales ferroeléctricos pueden polarizarse espontáneamente, es decir, pueden generar un campo eléctrico interno sin necesidad de una carga externa. Los materiales piezoeléctricos se deforman físicamente cuando se les aplica una carga eléctrica. Al probar el material, los investigadores notaron que sus áreas se volvían amorfas cuando se les aplicaba una corriente continua. Además, esto ocurrió completamente por accidente.
«Realmente pensé que podría haber dañado los cables. Normalmente necesitas pulsos eléctricos para inducir cualquier amorfización. De repente, la corriente continua perturbó la estructura cristalina, lo que no debería haber ocurrido», explicó el coautor del estudio Gaurav Modi, estudiante de doctorado en ciencia de materiales e ingeniería de Penn Engineering.
Un análisis posterior reveló una reacción en cadena provocada por las propiedades del semiconductor. Esto comienza con pequeñas deformaciones en el material, causadas por la corriente, que provocan un «chasquido acústico», una onda de sonido similar a la actividad sísmica durante un terremoto. Pasa a través del material, creando amorfización en áreas micrométricas en un proceso que los investigadores compararon con una avalancha que gana impulso.
Los científicos explican que las propiedades del seleniuro de indio, incluyendo su estructura dual ferroeléctrica y piezoeléctrica, trabajan juntas para facilitar un camino de amorfización con un nivel de energía ultra bajo, impulsado por impactos. Esto puede sentar las bases para futuras investigaciones de nuevos materiales y dispositivos para dispositivos electrónicos y fotónicos de baja potencia. La investigación se publicó en la revista Nature.
Fuente: LiveScience