Indyjscy naukowcy opracowują energooszczędną metodę wytwarzania szkła, która może poprawić wydajność centrów danych

Niedawne odkrycie w Indyjskim Instytucie Nauki (IISc) oferuje energooszczędną metodę uzyskiwania szklistych przemian w selenku indu – materiale, który może zmienić oblicze technologii przechowywania danych. Badanie przeprowadzono we współpracy Uniwersytetu Pensylwanii i Massachusetts Institute of Technology (MIT). Badania pokazują, że ciągły prąd elektryczny może przekształcić krystaliczną strukturę selenku indu w szkło, zużywając miliard razy mniej energii niż tradycyjny proces hartowania w stanie stopionym.

Ujawniono niezwykły mechanizm transformacji

The badanieopublikowany 6 listopada 2024 r. w czasopiśmie Nature, szczegółowo opisuje przebieg tej przemiany z kryształu w szkło w selenku indu. Z badania wynika, że ​​w odróżnieniu od konwencjonalnych procesów, które wymagają wysokich temperatur i nagłego chłodzenia, naukowcy odkryli, że ten sam wynik dają wstrząsy mechaniczne wywołane ciągłym prądem elektrycznym. Odkrycie to eliminuje potrzebę stosowania energochłonnych etapów ogrzewania i szybkiego chłodzenia, zwykle stosowanych do tworzenia faz szklistych w materiałach. Gaurav Modi, były doktorant w Penn Engineering, wyraził początkowe zaskoczenie odkryciem, zauważając, że sam ciągły prąd zakłóca strukturę materiału.

Wspólna analiza w mikroskali

Narzędzia mikroskopii in situ IISc były szeroko stosowane do obserwacji transformacji zarówno w skali atomowej, jak i mikrometrycznej. Adiunkt Pavan Nukala z Centrum Nanonauki i Inżynierii IISc wraz z doktorantem Shubhamem Paratem współpracowali z Riteshem Agarwalem, wybitnym uczonym z Penn Engineering, Srinivasą Ramanujan, w celu zbadania transformacji. Przepuszczając prąd elektryczny przez selenek indu, zespół odkrył, że warstwy materiału 2D poruszały się względem siebie, generując wstrząsy elektryczne i mechaniczne na małą skalę podobne do aktywności sejsmicznej, co ostatecznie doprowadziło do powstania szkła.

Przyszłe implikacje dla pamięci zmiany fazy

Według Agarwala zapotrzebowanie na energię jest czynnikiem ograniczającym urządzenia pamięci ze zmianą fazy w powszechnych zastosowaniach. Odkrycie to ma zatem istotne implikacje dla wydajności technologii przechowywania danych w komputerach i urządzeniach mobilnych. Nukala wskazał, że kolejne kroki będą obejmowały wysiłki mające na celu integrację tych materiałów z technologią CMOS, co potencjalnie utoruje drogę bardziej zrównoważonym rozwiązaniom pamięci.