حافظه‌های انعطاف‌پذیر-گامی دیگر به سوی گوشی‌های هوشمند با قابلیت خم شدن

نمایش خبر

فهرست اخبار
تاریخ : 1396/1/23        نویسنده: مریم رشنو
برچسب‌ها : گرافین Graphene ، حافظه ، صفحه‌نمایش انعطاف‌پذیر Flexible Display

واحد خبر mobile.ir : امروزه ساختن تلفنهای هوشمند با قابلیت خمیده شدن، دغدغه بسیاری از تولیدکنندگان این عرصه به شمار می‌آید. برای ساختن چنین ابزاری، اجزای آن نیز باید انعطاف‌پذیر باشند. دانشمندان دانشگاه اکستر (Exeter) در مقاله‌ای که در تاریخ 21 فوریه 2017 (3 اسفند 1395) در پایگاه اطلاعاتی Publication ACS منتشر شد، نشان داده‌اند که سیستم حافظه جدیدی از جنس گرافین می‌تواند جایگزین حافظه‌های فلش فعلی شود. آنها در این مقاله که تحت عنوان «حافظه‌های ترکیبی فوق‌ سریع انعطاف‌پذیر چند سطحیِ غیر فرّار، متشکل از اکسید تیتانیوم و اکسید گرافین در مقیاس نانو» منتشر شده است، به بیان جزئیات فناوری این حافظه پرداخته‌اند. این ماده جدید از نظر قیمت ارزان‌تر از حافظه‌های فعلی است و مواد به کار رفته در آن ترکیبی از اکسید تیتانیوم و اکسید گرافین است.

exeter university multilevel ultrafast flexible graphene memories research

ضمن آن که قابلیت خواندن و نوشتن در تنها 5 نانوثانیه را دارا است. این ترکیب 50 نانومتر طول و 8 نانومتر ضخامت دارد. به نوشته محققانِ این پژوهش، حافظه‌های فلش سیلیکیونی به دلیل ظرفیت ذخیره‌سازی و هزینه‌های پایین تولید از برجسته‌ترین و موفق‌ترین نمونه‌های حافظه غیر فرّار محسوب می‌شوند. (حافظه غیر فرّار به آن نوع از حافظه‌ها گفته می‌شود که اطلاعات آنها با قطع برق از بین نمی‌رود و معمولا برای ذخیره طولانی‌مدت اطلاعات به کار گرفته می‌شود.)اما حافظه‌های فلش سیلیکیونی چند نقطه ضعف دارند: سرعت برنامه‌ریزی پایین، دوام پایین و ولتاژ عملیاتی نسبتا بالا. به علاوه به نظر می‌رسد روند کوچک کردن مستمر اندازه آنها (برای افزایش حافظه) به خاطر دشواری در حفظ بار (الکترون‌ها) به زودی متوقف شود. در کنار حافظه‌های سیلیکونی، حافظه‌های RRAM (حافظه تصادفی غیر هادی) معرفی شدند که از سرعت و دوام بالا در کنار مصرف انرژی پایین بهره می‌برند. اساس عملکرد این حافظه‌ها بر مبنای تغییر وضعیت دستگاه میان مقاومت بالا (Reset) و مقاومت پایین (Set) با اِعمال ولتاژ برنامه‌ریزی‌شده است.

گرافین لایه نازکی از جنس کربن است. در واقع گرافین، باریک‌ترین، سبک‌ترین و قوی‌ترین ترکیبی است که بشر تاکنون به آن دست پیدا کرده و ساختار آن به شکل صفحه‌ای با ضخامت یک اتم است. به نظر می‌رسد گرافین که به عنوان بهترین رسانای الکتریسیته شناخته می‌شود، می‌تواند ماده بسیار مطلوبی برای بکارگیری در ابزارهای الکترونیکی از قبیل اسمارت‌فون‌ها باشد. کربن بعد از هیدروژن، هلیوم و اکسیژن فراوان ترین عنصر موجود در طبیعت است.

exeter university multilevel ultrafast flexible graphene memories research

حافظه‌های جدید با محیط زیست سازگارند، سرعت بسیار بالایی دارند، از نظر اندازه فوق‌العاده کوچک هستند، از ظرفیت بالایی برخوردارند و مهم‌تر از همه این که انعطاف‌پذیرند. البته همانطور که اشاره شد، این محصول جدید هزینه تولید بسیار پایینی دارد و می‌تواند مسیر ظهور عصری طلایی را برای ابزارهای الکترونیکی آینده هموار سازد. به گفته پژوهشگرانِ سازنده، حافظه ترکیبی جدید دارای دوام بسیار زیاد و عملکرد فوق‌العاده برای نگهداری اطلاعات است.

حافظه‌های جدید در اسمارت‌فون‌های با قابلیت خم شدن و در لباس‌های هوشمند قابل استفاده است. البته این صرفا کاربردهای پیشنهادی فعلی این حافظه‌ها بر اساس وضعیت کنونی بازار است و طبعا با ایجاد فرآیند تولید صنعتی این محصول، موارد تازه‌ای برای این حافظه‌های مطرح خواهد شد.

به گفته دیوید رایت (David Wright) نویسنده اصلی مقاله، استفاده از اکسید گرافین برای تولید حافظه پیش از این نیز سابقه داشته است، اما این حافظه‌ها به طور معمول، بسیار بزرگ و کند بودند و با هدف تاثیرگذاری بر طیف خریداران خوش‌بین و ارزان‌پسند بازار تولید می‌شدند.

اما مسأله‌ای که برای بکارگیری گرافین وجود دارد، فرآیند پیچیده‌ای است که برای فرآوری آن مورد نیاز است. به علاوه، گرافین در مراحل اولیه تولید از کیفیت بالایی برخوردار نیست. البته شرکت‌هایی مانند سامسونگ بودجه قابل توجهی برای پژوهش‌ درباره استفاده از گرافین در ابزارهایی همچون گوشی‌های هوشمند اختصاص داده‌اند. نکته مهم در خصوص گرافین آن است که این ماده در مقایسه با سیلیکون، الکترون‌ها را به طور موثرتری هدایت می‌کند و قدرت انتقال الکترون در این ماده، معادل ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه یعنی ۳۰ برابر سریع‌تر از سیلیکون است.

البته با وجود پیشرفت‌های قابل توجه در این حوزه، هنوز برای تولید انبوه و ورود این حافظه به بازار به تلاش و زمان زیادی نیاز است. اگرچه با معرفی گوشی‌های هوشمند خمش‌پذیر و همچنین تولید باتری‌های لیتیوم-یونی، به نظر می‌رسد کمپانی‌های بزرگ و تولیدکنندگان حافظه نیز به دنبال روش‌هایی برای اجرایی شدن سریع‌تر این فناوری خواهند بود. به طور مثال، سامسونگ حدود دو سال پیش از پژوهش‌های خود در زمینه افزودن پوشش گرافینی روی سطح سیلیکون برای افزایش ظرفیت باتری‌های لیتیومی خبر داده بود. به علاوه، این کمپانی درخواست پتنت‌هایی را نیز در زمینه استفاده از گرافین در ابزارهای الکترونیکی به ثبت رسانده است.

exeter university multilevel ultrafast flexible graphene memories research

پاناسونیک نیز چندی پیش اخبار مرتبط با طراحی باتری نازک و خمش‌پذیر خود را که از ویژگی‌های منحصربفردی برخوردار است، در اختیار رسانه‌های عمومی قرار داد. اما شاید بتوان پیشگامی در این پژوهش‌ها را به کمپانی نوکیا نسبت داد که شش سال پیش گرافین را در نمونه آزمایشی گوشی هوشمند انعطاف‌پذیر خود به کار گرفت. در کنار این شرکت‌ها، اپل نیز اخیرا با ثبت درخواست پتنت‌هایی در زمینه اسمارت‌فون‌های خم‌شو در اروپا عزم جدی خود را برای حضور فعال در این عرصه نشان داده است.

جالب آن‌ که علی‌رغم اخباری که مطابق آنها بنا بود معرفی گوشی Samsung X با قابلیت خم‌شدن در سه‌ماهه سوم ۲۰۱۷ صورت پذیرد، اما ظاهرا مشکلات پیش رو همچنان بر طرف نشده‌اند و به همین جهت، معرفی این محصول تا سال ۲۰۱۹ روی نخواهد داد. امری که بیش از هر چیز اهمیت پژوهش‌هایی از این دست را نشان می‌دهد. تلاش‌هایی که در صورت موفقیت و تبدیل به روند تثبیت‌شده صنعتی قادر خواهند بود حافظه‌های مورد نیاز گوشی‌های خمش‌پذیر را فراهم آورند.  

منبع : ACS Publications


ایسام