ذخیره بسیار متراکم داده‌ها با کمک یک نانومداد

طبق گفته محققان اینتل و کالتک، یک نانومداد ساخته‌شده از یک نانولوله‌کربنی پوشش‌داده‌شده،
می‌تواند برای ذخیره بسیار متراکم داده‌ها استفاده شود. این کاوشگر برخلاف نانولوله‌های
لخت یا پوشش‌داده‌شده با پلیمر قبلی، در مقابل سایش مقاوم است و می‌تواند روی فیلم‌های
فروالکتریکی بیت‌هایی به کوچکی ۶/۸ نانومتر ایجاد کند. این بیت‌های کوچک امکان
ذخیره داده تا ظرفیت‌‌های بالای یک ترابیت در اینچ را فراهم می‌کند.
سیستم‌های ذخیرۀ “جستجوکردن- و- پیمایش‌کردن” مبتنی بر یک کاوشگر برای ایجاد حافظه‌های
غیرفرار بسیار متراکم ایده‌آل هستند. در این حالت، یک کاوشگر پیمایشگر، یا آرایه‌ای
ا ز کاوشگرها داده‌ها را روی محیط ذخیره می‌نویسند یا می‌خوانند. اندازه بیت‌ به
طور عمده وابسته به اندازۀ نوک این کاوشگر است. دانشمندان اخیراً نشان داده‌اند که
یک نوک نانومقیاس می‌تواند به طور موضعی قطبش یک فیلم نازک فروالکتریکی را معکوس
کند.

اما در این نوع حافظه‌ها یک مشکل وجود دارد: در افزاره‌های عملی، این کاوشگرها
با سرعت‌های خیلی بالا (بیش از ۱۰۰ میکرومتر بر ثانیه) با محیط ذخیره در تماس
هستند، و نوک کاوشگرهای پیمایشگر مرسوم در این سرعت‌های بالا، خیلی زود سائیده
می‌شود. نانولوله‌های کربنی بخاطر خواص مقاومت‌- سایشی و استحکام مکانیکی
بالایشان بعنوان کاوشگر در این نوع حافظه‌ها، ایده‌آل می‌باشند، اما آنها مستعد
خمیدن و شکسته‌شدن هستند و این کاربردشان را محدود می‌کند.
یوجانگ زانگ و همکارانش اکنون کاوشگرهای نانولوله‌ کربنی پوشش‌داده‌شده با مواد
دی‌الکتریک اکسید سیلیکون، ساخته‌اند که خواص مقاومت سایشی عالی دارند. این
محققان تخمین می‌زنند که نیروی خمش در این نانولوله‌ها از نیروی ۵‌ نانونیوتنی
که بطور نرمال در مدت عملیات خواندن و نوشتن اعمال می‌شود، هزار برابر بزرگ‌تر
باشد.
گروه زانگ همچنین محاسبه کرده‌ است که میزان سایش در سرعت پیمایش۵۰ میلی‌متر بر
ثانیه، ۴/۳۶×۱۰^-۳ نانومتر بر ثانیه است. این بدین معنی است که این نانومداد می‌تواند
بدون از دست دادن وضوح خواندن و نوشتن، مسافت‌هایی بیش از ۱۱ کیلومتر را طی کند.

طبق گفته این محققان، این نانولوله‌ها علاوه بر داشتن نسبت طول به قطر زیاد،
مشکلات خمش و شکستِ ‌دیده‌شده در کاوشگرهای نانولوله‌کربنی لخت یا پوشش داده‌شده
با پلیمر، را نیز ندارند.
این محققان برای ساخت کاوشگرهای خود، ابتدا یک نانولوله یا یک دسته از نانولوله‌ها
را به نوک رسانای یک AFM متصل کردند. سپس آنها این کاوشگرهای نانولوله‌ای را با
یک لایه یکنواخت از سیلیکون پوشش دادند. در نهایت، آنها این نانومداد را با
سائیدن نوک آن روی یک سطح الماسی (که باعث حذف قسمتی از پوشش اکسید سیلیکونی شد)،
تیز کردند.
زانگ وهمکارانش برای استفاده از این نانومداد در عملیات خواندن و نوشتن، یک
پالس الکتریکی به نوک این نانولوله‌که در تماس با سطح یک فیلم فروالکتریک است،
اعمال می‌کنند. این میدان الکتریکی می‌تواند برای نوشتن یک بیت به طور موضعی
جهت قطبش در مساحت کوچکی از این فیلم را تحت تأثیر قرار دهد. برای خواندن داده،
یک سیگنال AC به نوک اعمال می‌شود که در نتیجه یک اثر پیزوالکتریکی معکوس،
انبساط و تماس مکانیکی فیلم زیرین را القا می‌کند.
نتایج این تحقیق در مجله Applied physics letters منتشر شده‌است.