نانودوت

Nanodots Breakthrough May Lead to 'a Library on One Chip

وضعت مجلة ScienceDaily (فى الثانى من أبريل 2010) تقريرا -- حيث أفاد حتى باحثا في جامعة نورث كارولينا يعمل في مجال رقائق الكمبيوتر التي يمكنها تخزين كمية لم يسبق لها مثيل من البيانات -- بما يكفي لما يقرب من مخطة كاملة للمعلومات على شريحة واحدة. شرائح جديدة تنبع من تحقيق انفراجة في استخدام nanodots أوالمغناطيسية النانومترية الحجم ، وهذا يمثل تقدما كبيرا في تكنولوجيا ذاكرة الحاسوب .

"لقد أنشأنا nanodots مغناطيسيا التي تقوم بتخزين بتا واحدا من المعلومات عن جميع nanodot ، مما يسمح لنا بتخزين أكثر من مليار صفحة من المعلومات في رقاقة واحدة تشغل بوصة مربعة ،" يقول الدكتور جاي نارايان ، وجون سي فان أستاذ كرسي بارز متخصص في علوم المواد والهندسة في ولاية نورث كارولاينا ومؤلف البحث." واتى هذا الانفراج بحيث حتى هذه nanodots تصنع من واحد من البلورات الخالية من العيوب ،وتخلق أجهزة إستشعار مغناطيسية وتدمج مباشرة في شرائح السليكون الإلكترونية. وهذه nanodots ، والتي يمكن حتى تتم صياغتها بشكل موحد وتمثل ستة نانومترات في القطر ، وكلها موجهة على وجه التحديد في إتجاه واحد -- مما يسمح للمبرمجين بقراءة وكتابة البيانات بشكل سليم على الرقائق .

الرقائق يمكن حتى تصنع على نحوفعال من حيث التكلفة ، ولكن المستوى التالية هي تطوير التعبئة والتغليف المغناطيسي التي من شأنها تمكين المستخدمين من الاستفادة من استخدام الرقائق مع أشياء مثل تكنولوجيا الليزر -- ، التي يمكن حتى تتفاعل بشكل فعال مع nanodots.

وقد تم عرض البحث الذي تموله مؤسسة العلوم الوطنية ، وقد قدم ذلك بصفة دعوة للحوار ذلك الاجتماع فيسبعة أبريل 2011 بجمعية أبحاث المواد حيث سيعقد في سان فرانسيسكو. ولاية نورث كارولاينا قسم علوم المواد والهندسة وهوجزء من كلية الهندسة بالجامعة .

فالفهماء يطورون جسيمات مغناطيسية صغيرة جدا تسمى نانودوتس nanodots التي ليست سوى جزء من المليار من المتر في القطر. وnanodots تعد بإظهار خفض في مساحة التخزين التى تلزم لكم من البيانات بما لا يقل عن 100 مرة (أى حتى البيانات ستشغل فقط 1/100 من الحجم التى تشغله حاليا) في حالة الأقراص الصلبة. مع قابلية مضاعفة متطلبات التخزين سنويا ، وقد أعتبرت nanodots هى الإجابة على معضلة التعامل مع كم كبيرة من البيانات الرقمية على نحومتزايد .

[[ملف:|تصغير|300بك|]]

تطور آخر

باحثون في المعهد القومي الأميركي للمعايير والتكنولوجيا (نيست) ، گيذرسبرگ، مريلاند، و[[جامعة ولاية أريزونا (تعميم الوصول إلى الخدمات) ، توكسون ، أريزونا ، حيث جعلت صفائف nanodot تتفاعل مع مجالات مغناطيسية قوية. ويمكن لهذه nanodots في نهاية المطاف حتى تجعل ضمن محركات الأقراص الصلبة في المستقبل التجاري. والنانودوتس nanodots المنتجة حتى الان هي تقريبا 50 نانومتر في القطر (حوالي واحد في الالف من قطر شعرة الإنسان) حيث واحد نانومتر يساوي واحد من المليار من طول متر واحد. وهي مصنوعة بواسطة مجهر القوة المغناطيسية باستخدام electron beam lithography. عملية الطباعة الحجرية بشعاع إليكترونى. ومجهر القوة المغناطيسية هونوع من مجاهر المسح scanning probe microscope ,تمسح خرائط التغييرات التى توجد داخل المجال المغناطيسي من خلال قياس التفاعل بين عينة المجال المغناطيسي وتلميح المغناطيسي على المجهر. الشعاع الالكتروني للطباعة الحجرية هي عملية توليد أنماط على الأسطح باستخدام شعاع من الإلكترونات. باستخدام نظام الأرقام الثنائية (القاعدة 2) من الآحاد والأصفار والتي يشيع استخدامها في أنظمة الكمبيوتر ، يتم بناؤها nanodots حتى تتمكن من الانتنطق ذهابا وإيابا بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، اعتمادا على قوة المجال المغناطيسي. وقطب ممغنط داكنة اللون ، كما يرى تحت المجهر ، يشير إلى "الاتجاه (أعلى) وهوما يمثل 1 في الشفرة الثنائية ، والاعمدة الملونةالممغنطة هى في الإتجاه (أسفل)' وهوما يعادل 0.

[[ملف:|تصغير|300بك|]]

المفتاح لجعل nanodots قابلة للاستخدام هوحتى نجعلها تتبدل بين القطبين من دون الكثير من الإختلاف وهوما يسمى التباين في response. رد العمل لعملية التحول (SWITCHING) للنانودوتس كانت من الصعبوبة في الماضي نظرا لعدم وجود تفاهم حول طبيعة الأساسية لهذه التغيرات. وعلى هذا فإن التغيرات أمكن السيطرة عليها بنجاح بواسطة NIST/UA team إلى أقل من 5% من متوسط تبديل الحقل. كما انها كانت قادرة على تحديد مسببات التباين هوكيفية وجودها في nanodots ، الذي ينطوي في المقام الأول على تصميم مواد متعدد الطبقات.

للحد من التقلبات ، فإن الباحثين ، جوستين م. شو، و.إتش ريبارد Rippard ، إس.إى راسيك Russek وت. ريث Reith، وسى.إم. فالكوFalco قاموبتصميم nanodots مع طبقة رقيقة (فيلم) من عنصر التنتالوم (Ta) وهوعدد قليل من النانومترات في السمك، ما يسمونها 'طبقة البذور‘seed layer’ ثم ، يتم تطبيق فيلم متعدد الطبقات من الطبقات المتناوبة من عناصر الكوبالت (Co) والبلاديوم (Pd ) التى يتم وضعها على رقاقة من السيليكون (Si) .

وفي نسخة 2007 15 يناير من مجلة الفيزياء التطبيقية Applied Physics ، والباحثين أقروا داخل ورقتهم ("أصول تحويل التوزيعات في المجال المغناطيسي عمودي صفائف للنانودوت nanodot. ("Origins of switching field distributions in perpendicular magnetic nanodot arrays”) "ويمكن لطبقة البذور من تغيير السلالة أوالتوجه أوالنسيج من الطبقة (الفيلم) . عن طريق خلق ومقارنة أنواع مختلفة من الطبقات المتعددة للمصفوفات ، وكان من الممكن عزل التأثيرات المتنوعة لطبقات البذور على طرق الإستبدال (Switching). وتعد تقنية النانودوت Nanodot هى إحدى طريقتين أوليتين لزيادة كثافة تخزين البيانات المغناطيسية في المستقبل. الطريقة الأخرى هي استخدام أشعة الليزر لتسخين وتبديل بتات من البيانات. وبعض الفهماء يعتقدون حاليا حتى الجمع بين هاتين الطريقتين قد يؤدي بطريقة أفضل في تقليل حجم تخزين البيانات الممغنطة.

لا تزال هناك حاجة واسعة النطاق للبحث والتطوير في كلا التقنيتين قبل جميع إدخال أى منهما في الأسواق. وللحصول على مزيد من المعلومات عن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا وجامعة ولاية اريزونا في صفحتهم على الويب ، يرجى زيارة كلا من المسقطين وهم على التوالي :

http://www.nist.gov/ and

http://www.arizona.edu.