Човникова пам’ять на базі вуглецевих нанотрубок і графена

Стрімкий розвиток IT-індустрії, збільшення швидкодії і мініатюризація сучасних обчислювальних пристроїв диктує необхідність розробки відповідних системних компонентів, в тому числі, модулів пам’яті. Вуглецеві наноструктури, а саме, графен, нанотрубки і фулерени часто розглядаються в якості перспективних функціональних матеріалів для створення технологічної основи сучасної елементної бази наноелектроніки. Так, у роботі [1] автори пропонують цікавий концепт енергонезалежного запам’ятовуючого пристрою гібридного типу, побудованого на основі графену і вуглецевих нанотрубок.

Воно складається з підкладки, електродів, масиву графенових нанострічок і двох нанотрубок різного діаметра. При цьому внутрішня нанотрубка закріплена між електродами, а більш коротка зовнішня залишається рухомою і здатна переміщатися уздовж нанотрубки меншого діаметру (див. рис.).

Схематичне пристрій концепту човникової пам’яті
на основі графену і вуглецевих нанотрубок.

 

Кодування інформації відбувається за допомогою ідентифікації положення короткої нанотрубки щодо графенових стрічок. Така концепція отримала назву човникової пам’яті (shuttle-memory).

В якості моделі для проведення комп’ютерного експерименту автори взяли дві вуглецеві нанотрубки крісельного типу з індексами хіральності (3,3) і (8,8). Сильне ковалентное взаємодія дослідники описували класичними потенціалами типу Терзофа-Бреннера, а дальнодіючий вандерваальсовское – потенціалу Леннард-Джонса. Після проведення структурної релаксації автори з’ясували, що система має два яскраво виражених енергетичних мінімуму розділених максимумом. Мінімуми відповідають положенню зовнішньої нанотрубки точно над смужками графена, максимум – положення між ними. На наступному кроці автори спробували оцінити операційні характеристики пристрою за допомогою безпосередніх молекулярно-динамічних розрахунків. Зовнішню нанотрубку розміщували точно між двома графеновыми стрічками, а потім до неї прикладали зовнішню силу величиною 1.36 ев/нм. Процес перемикання відбувався за 50 пс, при цьому “змінна” нанотрубка позиціонувалася точно над графенової стрічкою. В реальній ситуації для переміщення нанотрубки-човника автори пропонують використовувати прямі механічні маніпуляції, електростатичні, магнітні сили або термічне вплив. Знімати ж дані можна електричним, магнітним і оптичним методами.

Автори сподіваються, що елемент пам’яті з вуглецевих нанотрубок і графена стане основою майбутніх молекулярних комп’ютерів. Однак необхідно проведення більш детальних, вже не класичних, а квантово-механічних розрахунків для визначення структурних, електронних, транспортних властивостей системи, а також оцінки впливу електричного і магнітного полів на операційні характеристики пристрою.

 

1. J. W. Kang, K. W. Lee, Comput. Mater. Sci. 93, 164 (2014).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *