چاپ انبوه هزاران حافظه انعطاف‌پذیر و ارزان

گروهی از پژوهشگران مرکز پژوهشی تکنیکی VTT فنلاند طی تلاشی برای کاستن قیمت ساخت افزاره‌های حافظه‌ای یک بار بنویس، چندبار پاک کن (WORM)، فرآیند ساختی ابداع کرده‌اند که می‌تواند هزاران حافظه را روی یک زیرلایه انعطاف‌پذیر چاپ کند. از آنجایی که حافظه‌های WORM قابل نوشتن مجدد نیستند در کاربردهای اطلاعاتی ضددستبرد مانند رای‌گیری الکترونیکی و ذخیره‌سازی رکودهای پزشکی مفید هستند.

حافظه WORM یک حافظه مقاومتی است که در آن داده‌ها با استفاده از یک حالت مقاومت بالای ۰ و یک حالت مقاومت کم ۱ نوشته می‌شوند. فرآیند خواندن با افزاره‌ای که مقاومت‌های مختلف را با برقراری تماس فیزیکی (و حتی بدون تماس) اندازه می‌گیرد، انجام می‌شود.

این پژوهشگران برای عملی ساختن حافظه WORM، بیت‌ها را از مخلوط نانوچسب نقره‌ای که حاصل ترکیب دو جوهر تجاری مختلف است، ساختند. یکی از این جوهرها، بنام DGP، دارای این مزیت است که با یک توان الکتریکی متوسط نوشته می‌شود ولی عیب آن ناپایداری ناشی از مقاومت اتلافی حالت ۰ است. جوهر دوم، بنام DGH، دارای خواص متضاد است: نیاز به توان الکتریکی بالا برای نوشتن دارد ولی پایداری آن بالاست.

عکس یک بانک حافظ‌های WORM با ۲۶ بیت، به همراه تصویر میکروسکوپ نوری بیت در سمت راست. اندازه بیت تقریباً ۲۰۰ در ۳۰۰ میکرومتر است.

اگرچه هیچکدام از این جوهرها بخودی خود برای ساخت بیت‌های حافظه‌ای بهینه نیستند، ولی این پژوهشگران دریافته‌اند که ترکیب آنها بهترین ویژگی‌های هر دو حالت را در بر دارد: توان الکتریکی متوسط برای نوشتن و پایداری طولانی خوب.

این دو جوهر به هنگام ترکیب شدن، یک شبکه خودسامان‌دهنده شکل می‌دهند که به پژوهشگران اجازه تنظیم رسانایی اولیه و مقاومت حالت ۰ بیت‌ها را می‌دهد. پژوهشگران توانستند مقاومت مذکور را با کنترل مقدار نزدیکی نانوذرات و میزان کلوخه شدن، کنترل کنند: هنگامی که ذرات کلوخه نیستند و بخوبی از هم جدا هستند مقاومت بالاست، ولی هنگامی که کلوخه شده و بهم متصل می‌شوند، مقاومت کاهش می‌یابد.

این پژوهشگران از نانوذرات کپسوله شده با لیگاندها استفاده کردند تا فاصله بین ذره‌ای را کنترل کنند و مانع از کلوخه‌شدگی شوند و حالت ۰ مقاومت بالا را ایجاد کنند. پژوهشگران برای کاهش مقاومت و سوئیچ از حالت ۰ به حالت ۱، کپسوله‌شدگی را با گرمایش الکتریکی از بین بردند. گرما باعث ذوب لیگاندها شده و به ذرات اجازه گردهمایی و کلوخه‌شدگی می‌دهد و منجر به افزایش رسانایی و کاهش مقاومت می‌گردد.

در این روش، تکنیک مذکور اجازه اصلاح گزینشی و قابل برگشت مقاومت بیت‌ها را می‌دهد و کارکرد حافظه WORM را ممکن می‌سازد. همانطور که این دانشمندان توضیح می‌دهند، چنین حافظه‌ای دارای مزایای مهم جهت استفاده در دنیای واقعی است. این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nanotechnology منتشر کرده‌اند.