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新的制造方法使超高效的原子计算机使用100倍的功率

2021-09-10 08:50:06来源:

研究人员使用氢分子在24位存储器阵列(顶部图像,红色箭头)的第一行中重写二进制数据以编码字母“M”(底部图像)。

随着计算机几乎不断渗透现代生活的各个方面,对环境的负面影响增长了。根据最近的估计,当今计算机所需的电力每年将总共释放出超过1千年的碳排放量。现在,在ACS Nano中的研究人员开发了一种新的制造过程,可以使超高效的原子计算机能够存储更多数据并消耗100倍的功率。

科学家们先前操纵了单个原子,为计算机制造超密集的内存阵列,它比传统硬盘驱动器更小的空间存储更多的数据,并消耗更少的功率。在称为氢气光刻的技术中,研究人员使用扫描隧道显微镜(STM)的尖端去除粘合到硅表面的单个原子。粘合或缺乏氢原子的硅原子的图案形成了存储数据的二进制代码。但是,在重写数据时存在瓶颈,因为STM尖端必须在精确的位置拾取和沉积氢原子。Roshan Achal,Robert Wolkow及其同事希望开发一种更有效的方法来重写原子内存阵列。

研究人员准备覆盖有氢原子的硅表面。通过氢气光刻,它们取下了某些原子以写入数据。科学家们发现,通过沿着他们想要重写的钻头旁边脱离额外的氢原子,它们可以产生一个反应性部位,吸引了注入室中的氢气。单个氢气(H2)分子与两个相邻部位的结合擦除了该部位,使得可以写入新的二进制代码。使用氢气作为分子橡皮擦重写数据比在STM尖端上带来近硝酸原子更快,更容易。研究人员展示了技术重写小型24位存储器阵列的能力。研究人员说,新方法允许制造1,000倍的制造原子尺度计算机,使其为现实世界制造做好准备。

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参考:“检测和指导H-Si(100)上的单分子结合事件与应用于超声数据存储”,由Roshan Achal,Mohammad Rashidi,Jeremiah Croshaw,Taleana R. Huff和Robert A.Wolkow,2019年11月27日,ACS Nano.doi :
10.1021 / ACSNANO.9B07637

提交人承认加拿大国家科学和工程研究委员会,艾伯塔省创新技术期货,国家研究委员会加拿大和量子硅的资金。