Сегодня объемы данных растут быстро, а вместе с ними увеличивается потребление энергии системами хранения информации. Эксперты считают, что через 20-30 лет электронные устройства будут потреблять до 30% всей производимой энергии. Это заставляет исследователей работать над новыми технологиями, которые помогут снизить расходы энергии. Одним из таких решений стали двумерные материалы с особыми магнитными свойствами, которые могут сделать память будущих устройств гораздо экономичнее.

Группа исследователей из Технологического университета Чалмерса в Швеции создала материал толщиной в один атомный слой, который сочетает два разных магнитных состояния — ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Раньше такие свойства получали только в многоуровневых конструкциях, а сейчас оба состояния работают в одном плоском кристалле. Такое соединение помогает лучше контролировать движение электронов и тратить в 10 раз меньше энергии на переключение памяти по сравнению с обычными микросхемами. Новый материал легко производить и он долго работает без поломок.

Российские ученые из Университета ИТМО создали сверхтонкие плоские кристаллы из металл-органических структур толщиной 4 нанометра, которые можно использовать как экономную память — мемристоры. Такие элементы работают как нейроны мозга и могут сохранять данные без постоянного питания. Главный плюс этого материала - его можно производить без дорогих и сложных процессов, что делает технологию доступной для массового производства компьютеров и систем искусственного интеллекта.

Строение мемристора

Главные преимущества плоских материалов — это существенная экономия энергии, уменьшение размеров элементов памяти, а также увеличение скорости работы и долговечности. Используя эти технологии, можно создать мобильные устройства, которые дольше работают без зарядки, и улучшить компьютерные системы, где быстрая память критически важна.

Двумерные материалы открывают новую страницу в микроэлектронике и показывают путь к созданию очень экономной, компактной и умной памяти будущего. Открытия шведских и российских ученых показывают, что выход за рамки обычных объемных структур дает большие возможности для кардинальных изменений в технологиях хранения данных.