Производство в атомном масштабе приведет к сверхэффективным компьютерам

Поскольку компьютеры продолжают проникать почти во все аспекты современной жизни, их негативное влияние на окружающую среду возрастает. Согласно последним оценкам, электроэнергия, необходимая для питания современных компьютеров, ежегодно выделяет в атмосферу более 1 гигатонны выбросов углерода. Теперь исследователи из ACS Nano разработали новый производственный процесс, который позволяет создавать ультраэффективные атомные компьютеры, которые хранят больше данных и потребляют в 100 раз меньше энергии.

Ученые ранее манипулировали отдельными атомами, чтобы создать сверхплотные массивы памяти для компьютеров, которые хранят больше данных в гораздо меньшем объеме, чем обычные жесткие диски, и потребляют гораздо меньше энергии. В методике, известной как водородная литография, исследователи используют наконечник сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) для удаления отдельных атомов водорода, связанных с поверхностью кремния. Структура атомов кремния, связанных или не имеющих атома водорода, образует двоичный код, в котором хранятся данные. Однако при перезаписи данных возникает узкое место, поскольку наконечник СTM должен выбирать и наносить атомы водорода в точных местах. Рошан Ачал (Roshan Achal), Роберт Волков и их коллеги поставили цель разработать более эффективный метод переписывания массивов атомной памяти.

Исследователи подготовили кремниевые поверхности, покрытые атомами водорода. С помощью водородной литографии они удалили определенные атомы для записи данных. Ученые обнаружили, что, убирая атом водорода рядом с битом, который они хотели перезаписать, они могли создать реактивный сайт, притягивающий газообразный водород, который вводился в камеру. Связывание одной молекулы газообразного водорода (H2) с двумя соседними сайтами стирало сайты, так что можно было записать новый двоичный код. Использование газообразного водорода в качестве молекулярного ластика для перезаписи данных было намного быстрее и проще, чем ввод отдельных атомов водорода на наконечнике СТМ. Исследователи продемонстрировали способность метода переписывать небольшой 24-битный массив памяти. Исследователи утверждают, что новый метод позволяет в 1000 раз быстрее производить компьютеры атомного масштаба, делая их готовыми к реальному производству.