Нікуди більше не підеш. У Шанхаї створили трек на одному електронному пристрої.

Команда Фуданьського університету створила експериментальний пристрій пам'яті, що додає та прибирає електрони по одному.

Цифрові дані, що зберігаються в пам'яті чипа, конвертуються у ряд електричних одиниць та нулів. Для забезпечення їхньої надійності сучасні чипи використовують великі скупчення електронів. Як зазначає співавтор дослідження Пена Чжоу, одна комірка сучасної DRAM потребує приблизно 200 тисяч електронів для стабільного зберігання одного біта інформації.

Проте дослідники з Шанхаю продемонстрували, що навіть один електрон може бути достатнім. Їхня інноваційна розробка являє собою електронну пам'ять, реалізовану на межі фізичних можливостей, оскільки електрон не підлягає поділу на менші одиниці електричного заряду. Учені вдалося змусити його генерувати потужний і чіткий електричний сигнал.

Вчені зафіксували незначну зміну напруги, необхідну для переключення пам'яті. Виходячи з відомих електричних характеристик пристрою, було встановлено, що один електрон здатен зрушувати сигнал приблизно на 0,5 вольта. Сигнал дійсно підвищувався і знижувався рівномірно по 0,5 вольта, тоді як рівень фонових завад виявився у десять разів нижчим.

Сам пристрій пам'яті зібрали з шарів завтовшки лише кілька атомів. Провідником струму слугував графен -- аркуш атомів вуглецю, -- доповнений тонкими ізоляційними шарами та пласкою конструкцією, що придушує паразитні електричні ефекти. Перший електрон змінював умови всередині настільки, що заважав наступному зайти одразу, і саме це дозволяло проходити стани по одному електрону.

Експеримент, проведений у 1997 році, вже демонстрував вплив одного електрона при кімнатній температурі, однак отриманий сигнал складав лише 55 мілівольтів і тривав близько п'яти секунд. Натомість пристрій, розроблений у Фуданьському університеті, показав дев'ятикратне підвищення зсуву, причому його стани залишалися стабільними протягом всього 5000 секунд, що дорівнює приблизно 83 хвилинам.

На даний момент практична вигода від пам'яті на основі одного електрона залишається обмеженою. Однак для її розробки знадобилося близько 29-30 вольтів, тоді як звичайні електронні пристрої функціонують при значно нижчих напругах. Ці результати можуть стати підказкою для інженерів, які прагнуть створити комерційні чіпи з нижчим енергоспоживанням і більшою ємністю для зберігання даних.

"Можливість утримувати один біт даних шляхом зміни стану єдиного електрона суттєво зменшить споживання енергії та створить можливості для значного збільшення ємності накопичувачів", — зазначає співавтор дослідження Чунсен Лю.

Результати дослідження були оприлюднені в журналі Science.