Ny minnetype kan gi terabyte i en sukkerbit

En ny type nanobrikke med molekylsvitsjer gir 50 ganger større lagringstetthet enn silisium.

I den nyeste utgaven av Nature gjør en gruppe forskere fra henholdsvis California Institute of Technology (Caltech) og University of California, Los Angeles (UCLA), rede for et banebrytende gjennombrudd i nanominne.

Brikken som forskerne har bygget, har en kapasitet på 160.000 biter, altså 20 kilobyte.

Disse bitene er pakket sammen over femti ganger så tett som minnecellene i den tetteste silisium-baserte minnebrikkene på markedet i dag: 100 mot 1,79 gigabiter per kvadratcentimeter.

I den grad det er mulig å holde Moores lov for silisium-basert elektronikk gående utover 2015, vil denne tettheten ikke nås før i 2020.

Med en slik tetthet, vil terabyte-store lagringsenheter kunne pakkes inn i en sukkerbit.

Nanobrikken består av to lag nanoledninger som krysser hverandre i 90 graders vinkel. I hvert lag er det 400 parallelle ledninger.

Lagene er plassert slik at det aldri er direkte kontakt mellom to ledninger. Ved hvert krysningspunkt mellom to ledninger, er det en molekylsvitsj i rommet mellom dem. Denne svitsjen har en struktur kjent som rotaxan (på engelsk: rotaxane; den norske skrivemåten er klarert med nomenklaturekspert Jan Skramstad fra Kjemisk institutt ved Universitetet i Oslo).

Bildet ovenfor viser brikken med de kryssende ledningslagene og tilkoplingene. Ledningene er for tynne i forhold til bildets oppløsning til at de kan skjelnes enkeltvis.

En rotaxan består av en ringformet molekyl tredd på en stavformet molekyl, der den stavformede molekylen er tykkere i hver ende, omtrent som en manual. Spenningsvariasjoner i ledningene gjør at ringen beveger seg til den ene eller den andre siden. Stillingen til ringen kan både leses og styres, og det er denne vekslingen mellom to stillinger som gjør det mulig å lagre en bit med informasjon. Her er et skjematisk bilde av en rotaxan:

Forskerne understreker at det gjenstår svært mye arbeid før denne typen minnebrikke kan brukes i praktisk elektronikk. Testingen av prøvebrikken viste at bare hver fjerde bit fungerte til å begynne med. Av de andre var de mange som sviktet etter å ha blitt svitsjet noen få ganger.

Et referat av forskningen i MIT Technology Review karakteriserer den som banebrytende og svært lovende. Det er viktig å vise at nanoteknologi kan ta over for silisium-baserte halvlederkretser etter hvert som Moores lov svikter. Forskningen ved Caltech og UCLA er enestående fordi det er første gang en nanominnebrikke inneholder så mye som 20 kilobyte.

Forskerne tror tettheten i nanobrikken vil kunne tidobles. Først da vil grensen for denne teknologien være nådd.

    Les også:

Til toppen