Многозадачность имеет цену: Ваш компьютер является неопытным много электричества, отслеживающего работы, которую Вы еще не спасли к жесткому диску. Американцы тратят $6 миллиардов в год на электричество для хранения тех данных сохраненными в памяти компьютера во время операции.
Но то число могло понизиться резко, ученые сообщают на этой неделе благодаря новому типу материала, чем может постоянно хранить такие данные — не нуждаясь в непрерывной струйке электричества, чтобы сделать это.Стандартные настольные компьютеры полагаются на два типа технологии памяти для хранения потоков 1 с и 0s, составляющих двоичных данных.
Жесткий диск компьютера хранит данные как полосы магнитной ориентации, зарегистрированной на магнитном диске: Вообразите миллиарды участков стрелок компаса, указывающих или север или юг, каждый представляющий 1 или 0. Поскольку эта магнитная ориентация выносит, пока она сознательно не переключена, этот тип памяти стабилен — она не требует, чтобы любое добавленное электричество поддержало его.Второй тип памяти, однако, делает.
Это – Запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM) или рабочая память, который компьютерное использование выполнить задачи. Стандартная RAM сделана путем соединения нескольких транзисторов в схеме; этот тип памяти является «летучим веществом», означая, что это должно питаться электричество все время для сохранения каждой части информации.
Выключите свой компьютер, не сохраняя Ваши данные к Вашему жесткому диску, и Вы потеряли ту информацию навсегда.Компьютеры сосут миллиарды долларовой ценности энергии каждый год, чтобы гарантировать, что это не происходит. Альтернативы стандартной RAM действительно существуют, некоторые из которых являются энергонезависимыми воспоминаниями. Но они имеют недостатки: Они могут быть более дорогими, более тяжелыми, или просто принять слишком много недвижимости компьютерной микросхемы.
Теперь, исследователи в США и Южной Корее сообщают в проблеме этой недели Природы, что они создали новый материал, который может преодолеть все те проблемы. Материал, кристаллическое органическое соединение, сделанное из дешевых стандартных блоков, появился как «счастливый несчастный случай», говорит Сэмюэль Стапп, химик в Северо-Западном университете в Эванстоне, Иллинойс, кто возглавил новое исследование вместе с коллегой Северо-западный химик Фрейзер Стоддарт.
Стапп объясняет, что Александр Швеид, бывший член лаборатории Стоддарта и теперь постдокторант в Университете Рочестера в Нью-Йорке, экспериментировал с кольцевыми органическими молекулами, работая для создания пар этих молекул, которые соберутся вместе. Но у него не было большой удачи. Он включил в список помощь Алока Тейи, друга в лаборатории Стаппа, который является теперь постдокторантом в Гарвардском университете.
Вместе, пара щипнула дизайн этих двух молекул и заставила их спонтанно ставить друг на друга вместе в переменных положениях, как бусинки на веренице.Тот дизайн, оказалось, обладал другим преимуществом. Новый материал является сегнетоэлектриком, что означает, что одна сторона отрицательно наполнена, в то время как другой положительно наполнен.
Путем применения электрического поля к сегнетоэлектрическому материалу инженеры могут щелкнуть теми нагрузками — и когда-то щелкнули, материал сохраняет ту ориентацию нагрузки, если это не поражено другим взрывом сока. Та относительно постоянная ориентация делает ferroelectrics соблазнительными материалами для энергонезависимых воспоминаний.Ferroelectrics не являются новым понятием — фактически, сегнетоэлектрические материалы, сделанные из неорганических соединений, были вокруг в течение многих десятилетий и даже используются в некоторых компьютерах сегодня. Но неорганические сегнетоэлектрические материалы требуют дорогой обработки, таким образом, исследователи долго надеялись, что органические материалы были бы более дешевыми —, как правило, легче переделать молекулярную и электронную структуру этих составов.
Предыдущие органические ferroelectrics, однако, не держались на их кристаллический молекулярный заказ, а также inorganics, и, поэтому, были только сегнетоэлектриком при температурах значительно ниже замораживания, где заказ был стабилен.Новые материалы действительно работают при комнатной температуре из-за способа, которым молекулы стандартного блока спонтанно собираются в упорядоченные кристаллы. Одна молекула, названная дарителем, имеет дополнительный электрон.
Другой, названный акцептором, пропускает один электрон. Даритель и акцепторные молекулы устраиваются близко к друг другу для разделения того дополнительного электрона — но оба типа молекул могут также сформировать более слабые ссылки на других соседей. Результат был этим, в то время как даритель в каждой паре, расположенной близко к его акцептору партнера на одной стороне, на его другой стороне, это было рукопожатие далеко от акцептора в следующей акцепторной дарителем паре.
Таким образом, дарители и акцепторы сформировали длинные стеки, переменных дарителей и акцепторы. Путем эти стеки собрались, сделал материальный сегнетоэлектрик, с полной электрической ориентацией в одном направлении.Смертельный удар был то, что, когда исследователи применили электрическое поле с противоположной ориентацией к этому в их кристаллах, стандартные блоки действовали как квадратные танцоры: Дарители потянули акцепторы близко, ранее проводившиеся на расстоянии вытянутой руки, позволяя прежним партнерам дрейфовать немного далеко.
В результате полная электрическая ориентация щелкнула направлением, точно так же, как немного данных, переключаемых от 1 до 0.«Это открытие оригинально», говорит Тэкузо Аида, химик в университете Токио. Аида отмечает, что новому материалу, возможно, все еще понадобятся некоторые щипающие для создания его жизнеспособной технологией хранения данных. Стапп соглашается.
Но, он говорит, стандартные блоки легко изменить. «Теперь, когда мы знаем правила дизайна, мы можем изменить молекулы и соединить их по-разному».