Forøgelse af cd og mikrochip lagerkapacitet 100 gange

Undersøgelse af Pierre Lucas kan føre til computerminder, der mere ligner menneskelige minder.

Tænk, hvis mikrochips og omskrivbare cd'er kunne indeholde hundrede gange flere data.

Den måde, hvorpå digitale data gemmes, starter med det materiale, de gemmes på, hvilken, på omskrivbare cd'er og mange mikrochips, er noget, der kaldes faseændringsmateriale, eller PCM.

Pierre Lucas, en UA -professor i Institut for Materialevidenskab og Engineering og College of Optical Sciences, bruger et tilskud på lidt over $ 560, 000 fra National Science Foundation for at forbedre disse materialer, åbner døren for minder med høj densitet og enheder, der efterligner den menneskelige hjernes sofistikering.

CD Science

Læg mærke til hvordan, når du brænder en cd, den reflekterende del af cd'en tæt på midten bliver mørkere? Disse reflekterende ting er et faseændringsmateriale, der skifter fra krystal, også kendt som en "1" i digitale termer, til glas, eller et "0" i digitale termer. Mikrochiphukommelser er lavet af det samme materiale.

"Alt hvad du skriver, optag eller gem på din computer bliver konstant kodet i 0'er og 1'er, "Sagde Lucas." Så, når du gemmer noget, du skriver dybest set en flok 0'er og 1'ere, eller konvertere små celler på din computerchip til enten glas eller krystal. "

Hvis du kiggede på den mørkere del af cd'en med et forstørrelsesglas, du vil se nogle pletter, der er lysere og nogle, der er mørkere:En cd -læser oversætter de reflekterende krystaller til 0'er og de mindre reflekterende glasbiter til 1'er, og derefter oversætter denne kode til musikken, Dokumenter, billeder eller andre oplysninger, en bruger skal gemme.

En del af Lucas 'forskning indebærer at udvide mulighederne for, hvilke former faseændringsmaterialer kan have - i stedet for at bits kun gemmes som fuldt krystal eller fuldt glas, de kunne reddes som halv krystal og halvt glas, eller tre fjerdedele af den ene og en fjerdedel af den anden.

"Dette kan give forbrugerne mulighed for at lægge 10 gange flere data på en cd eller mikrochip - eller 100 gange flere data, "sagde han." I fremtiden vil hvad ingeniører også vil prøve at gøre, er i det væsentlige at replikere hjernens struktur og informationsudvekslingsmekanisme på den måde, som enhver neuron, kredsløb, er i kommunikation med hver anden neuron i det, der kaldes et kunstigt neuralt netværk. "

Fange driften

Denne nye form for PCM vil også tage højde for et problem i nuværende materialer kendt som drift. Det er gunstigt for faseændringsmateriale at eksistere i krystalltilstanden, fordi det tager mindre energi, så drift opstår, når materiale, der oprindeligt var kodet som glas, langsomt bliver til krystal.

"Hvis din tilstand var 75 procent krystalliseret, og med tiden blev den 90 procent krystalliseret, så vil den ikke indeholde de samme oplysninger, "Sagde Lucas." Det er ikke godt. "

Drift opstår, fordi de nuværende faseændringsmaterialer er skrøbelige, hvilken, i materialevidenskabelig sprog, betyder, at når de overgår fra krystal til glas, de bliver flydende og mindre stabile i deres endelige tilstand. Lucas arbejder på at skabe en form for PCM, der udviser en "skrøbelig til stærk" overgang - hvilket betyder, at den forbliver flydende, eller skrøbelig, mens det ændrer fase, og bliver tyktflydende, eller stærk, i sin endelige tilstand.

"I en computer, du vil have din hukommelseschip til at fungere rigtig hurtigt, hvilket betyder, at du ønsker, at denne ændring skal være virkelig hurtig - cirka en milliard gange i sekundet, "Sagde Lucas." Det betyder, at processen med at skifte mellem krystallen og glasset skal være virkelig hurtig, og det kan kun ske så hurtigt, hvis atomerne er i en meget flydende tilstand. Men når det køler ned, du vil have PCM til at blive meget viskøs for at danne en glashukommelsesbit, der er stabil. "

Stabiliteten ved den skrøbelige til stærke overgang er, hvad der vil tillade en bredere vifte af endelige tilstande for hukommelsesteknologier at holde mere information, og kunne give mulighed for ultrahurtig informationsbehandling, der ligner den hos menneskelige neuroner.

Som materialetekniker, Lucas tager det første skridt mod denne fremtid i neurale netværk ved at arbejde på at skabe det materiale, den vil eksistere på. Da han arbejder på at diversificere den række af tilstande, PCM kan eksistere i, han vil også diversificere teknikområdet:Hans forskning vil omfatte et specifikt fokus på at vejlede kvinder, Hispanic studerende og andre underrepræsenterede studerende i naturfag, teknologi, teknik og matematik.