Pamięć fononowa w teorii
Lei Wang i Baowen Li, naukowcy z Singapuru badają możliwość wyprodukowania urządzeń przechowujących dane, które miałyby działać nie dzięki zmianom napięcia, a zmianom temperatury (falom cieplnym). Jak już
informowaliśmy, Wang i Li pod koniec 2007 roku zaprezentowali pracę, w której opisali tranzystor fononowy, czyli termiczny odpowiednik tranzystora polowego. To z kolei otwiera drogę do powstania fononiki, czyli nauki o przetwarzaniu informacji dzięki ciepłu.
Obecnie Wang i Li opublikowali w Physical Review Letters artykuł, w którym dowodzą, że możliwe będzie wyprodukowanie fononowych układów pamięci. Przewidują, że mogą one powstać już w ciągu najbliższych kilku lat, gdy tylko pozwoli na to rozwój technologiczny.
Obaj naukowcy twierdzą, że odpowiednio izolowany układ byłby w stanie przechowywać termicznie zapisane informacje przez długi czas. Problemem staje się jednak odczyt danych, gdyż podczas pomiaru temperatury dojdzie do wymiany ciepła pomiędzy układem a termometrem. Dlatego też singapurczycy proponują zastosowanie układu termicznego, zdolnego do prezentowania dwóch stanów, który byłby zasilany z zewnętrznego źródła ciepła.
Teoretyczna kość Wanga i Li ma być zbudowana z pojedynczej cząsteczki znajdującej się pomiędzy dwoma siatkami krystalicznymi składającymi się około 50 atomów każda. Siatki zostałyby podłączone do źródeł ciepła o różnych temperaturach. Z kolei znajdująca się pomiędzy nimi cząsteczka byłaby połączona z kontrolnym źródłem ciepła, które można włączać i wyłączać. Taki system mógłby dokonywać pełnych operacji odczytu/zapisu. Moduł zapisujący to siatka krystaliczna z około 10 atomów, połączona z jednej strony cząsteczką, a z drugiej - do źródła ciepła. Moduł ten mógłby zatem ochładzać cząsteczkę, przełączając ją tym samym w stan 0 lub ją podgrzewać (stan 1).
Dane odczytywane byłyby przez termometr podłączony tylko do cząsteczki. Jeśli cząsteczka byłaby ciepła (stan 1) doszłoby do podgrzania termometru. Z kolei zimna cząstka (stan 0) ochłodzi go. W ten sposób dojdzie do odczytania informacji. Oczywiście cząstka ulegałaby ochłodzeniu/podgrzaniu również przez sam kontakt z termometrem. To mogłoby zmienić jej stan. Zapobiec temu mają znajdujące się obok siatki krystaliczne, które albo zaabsorbują nadmiar ciepła z rozgrzewającej się od termometru cząstki, albo też ogrzeją ją, gdy zacznie się ochładzać. W ten sposób stan cząstki zostanie zachowany.
Dane w takiej pamięci będzie można przechowywać poprzez ich regularne odświeżanie, podobnie jak dzieje się to obecnie w pamięciach DRAM.
Mariusz Błoński