Physics.com.ua - Новости - Новости физики - Фуллерены и нанотрубки - Челночная память на базе углеродных нанотрубок и графена

2014-09-18 10:51:11, обсуждение: 0
НОВОСТИ ФИЗИКИ | ФУЛЛЕРЕНЫ И НАНОТРУБКИ

Челночная память на базе углеродных нанотрубок и графена

Стремительное развитие IT-индустрии, увеличение быстродействия и миниатюризация современных вычислительных устройств диктует необходимость разработки соответствующих системных компонентов, в том числе, модулей памяти. Углеродные наноструктуры, а именно, графен, нанотрубки и фуллерены часто рассматриваются в качестве перспективных функциональных материалов для создания технологической основы современной элементной базы наноэлектроники. Так, в работе [1] авторы предлагают интересный концепт энергонезависимого запоминающего устройства гибридного типа, построенного на основе графена и углеродных нанотрубок.

Оно состоит из подложки, электродов, массива графеновых нанолент и двух нанотрубок различного диаметра. При этом внутренняя нанотрубка закреплена между электродами, а более короткая внешняя остается подвижной и способна перемещаться вдоль нанотрубки меньшего диаметра (см. рис.).

Схематическое устройство концепта челночной памяти
на основе графена и углеродных нанотрубок.

Кодирование информации происходит посредством идентификации положения короткой нанотрубки относительно графеновых лент. Такая концепция получила название челночной памяти (shuttle-memory).

В качестве модели для проведения компьютерного эксперимента авторы взяли две углеродные нанотрубки кресельного типа с индексами хиральности (3,3) и (8,8). Сильное ковалентное взаимодействие исследователи описывали классическими потенциалами типа Терзофа-Бреннера, а дальнодействующее вандерваальсовское – потенциалом Леннард-Джонса. После проведения структурной релаксации авторы выяснили, что система имеет два ярко выраженных энергетических минимума разделенных максимумом. Минимумы отвечают положению внешней нанотрубки точно над полосками графена, максимум – положению между ними. На следующем шаге авторы попытались оценить операционные характеристики устройства с помощью непосредственных молекулярно-динамических расчетов. Внешнюю нанотрубку размещали точно между двумя графеновыми лентами, а затем к ней прикладывали внешнюю силу величиной 1.36 эВ/нм. Процесс переключения происходил за 50 пс, при этом “скользящая” нанотрубка позиционировалась точно над графеновой лентой. В реальной ситуации для перемещения нанотрубки-челнока авторы предлагают использовать прямые механические манипуляции, электростатические и магнитные силы или термическое воздействие. Снимать же данные можно электрическим, магнитным и оптическим методами.

Авторы надеются, что элемент памяти из углеродных нанотрубок и графена станет основой будущих молекулярных компьютеров. Однако необходимо проведение более детальных, уже не классических, а квантово-механических расчетов для определения структурных, электронных, транспортных свойств системы, а также оценки влияния электрического и магнитного полей на операционные характеристики устройства.

1. J.W. Kang, K.W. Lee, Comput. Mater. Sci. 93, 164 (2014).

Сайт переехал physreal.com