Телескопические нанотрубки: достоинства ЗУПД и флеш-памяти в одном
Запоминающие устройства с произвольным доступом -ЗУПД (Random Access Memory – RAM) требуют постоянства напряжения питания для обеспечения высокой скорости доступа. Новые исследования показали возможность сочетания высокого быстродействия ЗУПД с энергонезависимостью флеш-памяти при использовании телескопических нанотрубок.
ЗУПД – один из видов памяти, позволяющий в любой момент времени получить доступ к любой ячейке по её адресу на чтение или запись. Предназначены для записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Ограничениями ЗУПД является то обстоятельство, что стабильную и высокую скорость доступа при соблюдении вышеуказанных требований не удается перенести на память меньших размеров, например, флеш-память (flash-memory – разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти).
Блоки сверхплотных нано-электро-механических систем (НЭМС) могут быть использованы в качестве ячеек памяти столь же быстрой, что и ЗУПД, однако совершенно независимой от стабильности источника питания, что свойственно флеш-памяти. В новых устройствах предложено использовать концентрические телескопические нанотрубки, при пропускании тока через которые внутренняя трубка входит или выходит из наружной, тем самым создавая одно из состояний двоичного кода.
Профессор Елена Бихутская (Elena Bichoutskaia) из Университета Ноттингема (University of Nottingham) руководит проектом по разработке памяти на концентрических телескопических углеродных нанотрубках. При этом целью проекта является замена памяти на кремниевых носителях на новый тип – с углеродными элементами. Новая память будет отличаться от старой еще и компактностью – разрабатываемое ЗУПД имеет всего несколько нанометров в диаметре. Идея, исследуемая группой специалистов, занятых в проекте, использовать НЭМС, в котором механическое движение охватываемой трубки в телескопической паре внутрь или наружу из охватывающей трубки создает или прерывает контакт с электродом молекулярного размера.
Для смены состояния в двоичном коде ток пропускают через нанотрубку. При этом электростатические силы выдвигают внутреннюю трубку из наружной или вдвигают ее в неё, в зависимости от направления тока. Как только одно из состояний получено механическим путем, напряжение может быть снято, поскольку механическое состояние, определяющее бит, оказывается запертым и будет поддерживаться сколь угодно долго, пока не будет подано напряжение обратной полярности и Ван-дер-Ваальсовы силы не сдвинут внутреннюю трубку относительно наружной.
Другими возможными приложениями НЭМС на основе телескопических нанотрубок являются доставка лекарства к отдельным клеткам организма и наноразмерные термометры, распознающие и выделяющие раковые клетки среди здоровых. Финансирование проекта производит Совет по исследованиям в области инженерных и физических наук (Engineering and Physical Sciences Research Council), ведущее государственное агентство Англии. Совет является основным спонсором исследовательских работ в области инженерии, химии и физики Университета Ноттингема, профессора которого активно сотрудничают с Центром нанотехнологии и нанонауки Ноттингема.
