خبر کامل
کشف ماده اتمی دو‌بعدی در سوئد؛ کاهش ۱۰ برابری مصرف انرژی حافظه‌های دیجیتال
محققان دانشگاه چالمرز سوئد با توسعه یک ماده دو‌بعدی اتمی نازک، گامی بزرگ در جهت کاهش چشمگیر مصرف انرژی در حافظه‌های دیجیتال برداشته‌اند. این ماده نوآورانه با ایجاد هم‌زیستی میان دو نیروی مغناطیسی متضاد، پتانسیل کاهش مصرف انرژی را تا ده برابر فراهم می‌کند و می‌تواند انقلابی در فناوری‌های مبتنی بر داده و حافظه‌های کم‌مصرف ایجاد کند.
انقلاب در حافظه‌های کم‌مصرف و بحران انرژی داده
ذخیره‌سازی داده‌ها در حال تبدیل شدن به یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان انرژی در جهان است. بر اساس پیش‌بینی‌ها، در چند دهه آینده، حافظه‌های دیجیتال ممکن است حدود ۳۰ درصد از کل انرژی جهانی را به خود اختصاص دهند. پژوهشگران دانشگاه چالمرز با ارائه این ماده جدید، مسیر نوینی را برای توسعه حافظه‌های دیجیتال با مصرف انرژی بسیار پایین گشوده‌اند.
هم‌زیستی مغناطیسی: دستاوردی بی‌سابقه در یک کریستال
ماده توسعه یافته یک کریستال دو‌بعدی است که برای اولین بار توانسته است خواص فرو‌مغناطیسی و ضد‌فرو‌مغناطیسی را به‌طور همزمان در یک ساختار واحد جای دهد. پیش از این، دستیابی به چنین ترکیبی تنها از طریق لایه‌چینی چندین ماده متفاوت امکان‌پذیر بود.
- فرو‌مغناطیس: نیرویی که در آهن‌ربا‌های معمولی دیده می‌شود و باعث هم‌راستایی اسپین الکترون‌ها می‌شود.
- ضد‌فرو‌مغناطیس: شامل اسپین‌های مخالف الکترون‌هاست که یکدیگر را خنثی می‌کنند.
ترکیب این دو حالت مغناطیسی در یک ماده، مزایای فنی بزرگی را برای ساخت حافظه‌ها و حسگر‌های پیشرفته به ارمغان می‌آورد.
بینگ ژائو، نویسنده اصلی مقاله و پژوهشگر فیزیک دستگاه‌های کوانتومی دانشگاه چالمرز، در این باره می‌گوید: «یافتن هم‌زیستی این دو ترتیب مغناطیسی در یک ماده نازک، یک دستاورد بزرگ است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که ماده ما به‌طور استثنایی برای ساخت حافظه‌های فوق‌العاده کم‌مصرف مناسب باشد؛ از جمله برای هوش مصنوعی، موبایل، رایانه‌ها و فناوری‌های داده‌ای آینده.»
سازوکار کاهش مصرف انرژی تا ده برابر
کریستال دو‌بعدی مذکور دارای یک ترکیب داخلی از نیرو‌های مغناطیسی مخالف است که منجر به ایجاد یک شیب مغناطیسی داخلی می‌شود. این شیب منحصربه‌فرد به جهت‌گیری الکترون‌ها اجازه می‌دهد تا به‌سرعت و بدون نیاز به اعمال میدان مغناطیسی خارجی تغییر کند. این ویژگی کلیدی است که به گفته ژائو، مصرف انرژی را تا ده برابر کاهش می‌دهد.
ساختار شیمیایی و سهولت تولید
این ماده از عناصر کبالت، آهن، ژرمانیم و تلوریم ساخته شده است. لایه‌های آن با استفاده از نیرو‌های واندروالس و بدون نیاز به پیوند شیمیایی روی هم قرار می‌گیرند. این روش ساخت، مزیت‌های قابل توجهی در فرآیند تولید ایجاد می‌کند.
ساروج پ. دش، رهبر پروژه و کارشناس فیزیک دستگاه‌های کوانتومی، اظهار داشت: «یک ماده با رفتار‌های مغناطیسی چندگانه، مشکلات ناشی از اتصال لایه‌ها در سیستم‌های چندلایه را حذف می‌کند و تولید آن بسیار ساده‌تر است. پیش از این، لایه‌چینی فیلم‌های مغناطیسی متعدد باعث ایجاد درز‌های مشکل‌ساز در رابط‌ها می‌شد که تولید دستگاه‌ها را پیچیده و قابلیت اطمینان آنها را کاهش می‌داد.»
آینده فناوری‌های داده‌ای
این کشف نه تنها پتانسیل کاهش چشمگیر مصرف انرژی در حافظه‌ها را دارد، بلکه افق‌های تازه‌ای را برای توسعه فناوری‌های داده‌ای و حسگر‌های پیشرفته باز می‌کند و نویدبخش حافظه‌هایی سریع‌تر، کوچکتر و بهینه‌تر برای آینده دیجیتال است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
