Создание новой "механической" памяти

По сути, ячейка новой "механической" памяти является крошечной кремниевой пластиной, которая устанавливается в специальном оптоэлектронном устройстве и может быть изогнута вверх или вниз под воздействием света лазера. После того, как лазер выключается, эта кремниевая пластина остается в изогнутом состоянии, направление которого определяет данные, 1 или 0, записанные в эту ячейку.

Для создания нового наномеханического резонатора, ученые, возглавляемые профессором электротехники Гон Х. Тань (Hong X. Tang), использовали подложку из кремния на изоляторе, ту, которую широко используют для производства полупроводниковых электронных микросхем. С помощью обычных технологий они создали в подложке волновод овальной формы, действующий как оптический резонатор, настроенный на определенную частоту. Воздействуя на кремниевую подложку ниже углубления волновода, они получили кремниевую полосу, мембрану, толщиной 110 нм, шириной 10 мкм и длиной 500 мкм. Из-за внутренних напряжений, возникших в мембране во время производства, она изначально имеет немного изогнутую форму. Благодаря этому она, мембрана, действует как пружина, способная устойчиво зафиксироваться с одном из изогнутых положений, вверх или вниз.

После того, как исследователи сфокусировали свет лазера, частота которого намного превышала частоту оптического резонатора, на впадине мембрана резонатора начинала колебаться, быстро перемещаясь из одного изогнутого состояния в другое. "Если вы обеспечите подвод дополнительной энергии во впадину резонатора, то механическая часть резонатора получит эту энергию и начнет колебаться" - объясняет Тань. - "Когда лазер будет отключен, колебания прекратятся, а механическая часть резонатора останется в одном из двух положений, определяя какие данные записаны в эту своеобразную ячейку памяти, 1 или 0".

Для получения процесса четкой записи данных в эту ячейку памяти, ученые использовали технологию лазерного охлаждения, ту технологию, которая используется для охлаждения атомов вещества во многих физических экспериментов. Фокусирование на резонаторе лазерного света с частотой, намного ниже, чем частота резонатора, моментально и полностью глушит колебания мембраны резонатора, фиксируя ее строго в заранее определенном положении. Что бы прочитать записанные в такую ячейку данные используют свет лазера, только на этот раз с низкой энергией, которой недостаточно для того, что бы заставить мембрану снова резонировать. Положение мембраны определяет значение коэффициента преломления оптического углубления, поэтому чтение данных из ячейки не представляет особой проблемы.

К сожалению, для записи бита в такую ячейку механической памяти требуется значительное количество энергии, порядка одного микроджоуля, что делает такой принцип совершенно непрактичным для использования в больших устройствах хранения данных. Но такой принцип может быть востребован в устройствах, не требующих частого переключения, таких как оптические маршрутизаторы, схемы оптического контроля, датчики ускорения и химические датчики, способные к детектированию сразу нескольких веществ. Фактически, данные исследования финансировались Управлением перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, в рамках программы по улучшению технологий оптического контроля.