Forskere hævder stort spring i nanoskalaopbevaring

Nanoteknologiforskere siger, at de har opnået et gennembrud, som kunne passe til indholdet på 250 dvd'er på en overflade af møntstørrelse og kan også have konsekvenser for skærme og solceller.

Forskerne fra University of California at Berkeley og University of Massachusetts Amherst, opdagede en måde at gøre visse typer molekyler lineært i perfekte arrays over relativt store områder. Resultaterne af deres arbejde vises fredag ​​i tidsskriftet Science, ifølge en pressemeddelelse fra UC Berkeley. En af forskerne sagde, at teknologien kan blive kommercialiseret på mindre end 10 år, hvis industrien er motiveret.

Mere tæt pakket molekyler kan betyde mere dataindpakning i et givet rum, højere definitionskærme og mere effektive solceller i henhold til forskere Thomas Russell og Ting Xu. Dette kunne omdanne mikroelektronik og oplagringsindustrien, sagde de. Russell er direktør for Materials Research Science and Engineering Center på Amherst og en besøgende professor ved Berkeley, og Xu er en professor i kemi og materialevidenskab og teknik.

[Yderligere læsning: Bedste NAS-kasser til streaming og backup af medier]

Russell og Xu opdagede en ny måde at skabe blokcopolymerer på, eller kemisk uensartede polymerkæder, der forbinder sig selv. Polymerkæder kan samles i et præcist mønster lige langt fra hinanden, men forskning i de sidste 10 år har vist, at mønstrene bryder op, da forskerne forsøger at gøre mønsteret til et større område.

Russell og Xu brugte kommercielt tilgængelige, menneskeskabte safirkrystaller for at styre polymerkæderne i præcise mønstre. Opvarmning af krystallerne til mellem 1300 og 1.500 grader Celsius (2,372 til 2,732 grader Fahrenheit) skaber et mønster af savkanter, som de plejede at styre sammenstillingen af ​​blokcopolymererne. Med denne teknik er den eneste grænse for størrelsen af ​​en række blokcopolymerer størrelsen af ​​safiren, sagde Xu.

Når først safir er opvarmet og mønsteret er oprettet, kan skabelonen genbruges. Både krystallerne og polymerkæderne kunne opnås kommercielt, sagde Xu. "Hver ingrediens vi bruger her er ikke noget særligt," sagde Xu.

Forskerne sagde, at de opnåede en lagertæthed på 10 TB (125 GB) pr. Kvadrat tommer, hvilket er 15 gange tætheden af ​​tidligere løsninger, uden defekter. Med denne tæthed kunne dataene gemt på 250 dvd'er passe på en overflade, størrelsen på et amerikansk kvartal, som er 25,26 millimeter i diameter, siger forskerne. Det kan også være muligt at opnå et high-definition billede med 3 nanometer pixels, potentielt så stor som et stadion JumboTron, sagde Xu. En anden mulighed er tættere fotovoltaiske celler, der optager solens energi mere effektivt.

Russell og Xu's tilgang adskiller sig fra, hvordan andre forskere har forsøgt at øge lagertætheden. De fleste har brugt optisk lithografi, som sender lys gennem en maske på en lysfølsom overflade. Denne proces skaber et mønster for at styre copolymererne i samling.

Den nye teknologi kunne skabe chipfunktioner kun 3nm på tværs, langt over de nuværende mikroprocessorfremstillingsteknikker, som på deres bedste skaber funktioner omkring 45nm på tværs. Photolithography løber ind i grundlæggende barrierer for at opnå større tæthed, og den nye tilgang bruger mindre miljøskadelige kemikalier, sagde Xu. Men faktisk at anvende teknikken til CPU'er ville udgøre nogle udfordringer, såsom behovet for at skabe tilfældige mønstre på en CPU, sagde Xu.

Et sådant spring fremad i lagertætheden kunne ændre enten mængden af ​​indhold, som en person kunne medbringe dem eller kvaliteten af ​​medier leveret på diske, sagde nathan brookwood, hovedanalytiker på insight64. For eksempel kan det tillade film at blive til hologrammer, sagde han.

"Når vi tror, ​​at vi er så teknisk sofistikerede i, hvad vi kan gøre, kommer der sammen med en forestilling som dette, der har potentiale til fundamentalt at ændre økonomien på så mange forskellige områder," sagde Brookwood.

Ultrahøj -definitionsdisplayer har mindre praktisk potentiale, ifølge IDC-analytiker Tom Mainelli. Dagens billed- og videostandarder, herunder dem der blev brugt i HDTV, kunne ikke udnytte et display med 3nm pixels, sagde han. Og når det kommer til skærme, er prisen en konge.

"Du kunne se, hvordan der ville være en værdi til det niveau af præcision (i et område som medicinsk billeddannelse) … men taler vi om en [US] $ 10.000 skærm? " Mainelli sagde.

Insight64s Brookwood sagde, at teknologien, som Berkeley og Amherst har ansøgt om et patent til, går tilbage til de grundlæggende gennembrud, der skabte it-branchen, sagde han.

"Det er denne form for grundstofforskning, der har skabte de muligheder, der har gjort Silicon Valley og amerikansk produktion stor, "sagde Brookwood. "De sidste par år (i USA) har der været færre og færre mennesker, der arbejder på dette niveau af grundlæggende ting," sagde han.