طوّر مهندسون في جامعة ويسكونسن–ماديسون جهاز ذاكرة تجريبيًا يتألف من طبقتين رقيقتين جدًا من مادة ثنائية الأبعاد، تتغير حالته الكهربائية عندما تنزاح الطبقتان إحداهما بالنسبة إلى الأخرى. وبإضافة قطب ذهبي إلى أحد جانبي البنية، اتسعت الفروق بين حالتي الجهاز بصورة حادة؛ إذ ارتفع التباين الكهربائي المقاس نحو 100 ألف مرة.
ويقوم الجهاز على مادة ثنائي كبريتيد الموليبدينوم المعينية المكوّنة من طبقتين. وهي مادة ثنائية الأبعاد شديدة الرقة إلى حدّ أن خصائصها تتأثر بطريقة تراكب الطبقات. وعندما تنزاح الطبقتان قليلًا، يتغير توزيع الشحنة داخل البنية، ما يتيح كتابة إحدى حالتين: صفر أو واحد.
دور الذهب في تقوية الإشارة
وضع الفريق طبقة رقيقة من السيليكون ذات تركيز عالٍ من الشوائب على أحد جانبي البنية، وقطبًا ذهبيًا على الجانب الآخر. وبهذا المزيج صار الفرق بين حالتي الجهاز أوضح، ما قد يسهّل قراءة البيانات المسجلة. وأعلن مهندسو الجامعة النتائج.
وفي الرقائق التقليدية، غالبًا ما يتطلب تبديل الحالة تغيير الروابط الكيميائية أو نقل الشحنة بطريقة أكثر تعقيدًا. أما في النهج الجديد فيكفي انزياح بسيط للطبقات الذرية، من دون كسر الروابط التساهمية. ويعتقد الباحثون أن التبديل يمكن أن يحدث بسرعة فائقة، تصل نظريًا إلى نحو بيكوثانية واحدة، أي جزء من تريليون من الثانية.
وحتى الآن، اختبر الباحثون عشرات قليلة فقط من العينات. وقبل الاستخدام العملي، يجب التحقق من إمكانية إعادة إنتاج الجهاز على رقائق سيليكون كبيرة، ومن كيفية تأثير الخلايا المجاورة بعضها في بعض. ففي ذاكرة تحتوي ملايين العناصر، من المهم ألا يؤدي تبديل منطقة واحدة إلى تشويه البيانات في مناطق أخرى.
التخزين والحوسبة في مادة واحدة
إذا أمكن توسيع نطاق هذه التقنية، فقد تُستخدم لصنع أجهزة مدمجة يتم فيها تخزين البيانات وتنفيذ جزء من العمليات الحسابية ضمن المادة نفسها. ومن شأن ذلك أن يقلل انتقال المعلومات بين مكونات منفصلة في الرقاقة، وهو أحد العوامل التي تؤثر في سرعة الإلكترونيات واستهلاكها للطاقة.
لكن هذه النتيجة لا تزال مخبرية، وليست تقنية جاهزة للمعالجات المنتجة بكميات كبيرة. وتشمل المراحل التالية اختبار الاستقرار والسرعة والتداخل المتبادل بين العناصر في بنى أكبر. وعلى الباحثين أيضًا أن يحددوا مدى سهولة دمج المادة في عمليات التصنيع القائمة.
