من المؤكد أنك قد سمعت بذاكرة الفلاش flash memory لا بل على الأرجح أنك تستخدمها في حياتك اليومية، فذاكرة الفلاش هي وسيلة تخزين البيانات المستعملة غالبًا في الهواتف، الحواسيب، والأجهزة الأخرى، ويخضع هذا النوع من الذاكرة إلى التصغير المادي المستمر وذلك لتحسين الأداء. وفي محاولة لتفادي حدوث قِصَر في دارات الذاكرة تلك، الأمر الذي يحدث غالبًا مع التكدُّس المستمر والتقلّص في الحجم المادي لخلايا الذاكرة، قام الباحثون بالبحث عن ذاكرة غرافينية Graphene-based حابسة للشحنة كبديل لذواكر البوابة العائمة التقليدية. والأن وفي ورقة بحث جديدة، طوّر الباحثون ذاكرة نانو-غرافينية Nanographene-based حابسة للشحنة، وتُظهِر هذه الذاكرة الجديدة واحدة من أفضل إحصائيات الأداء لأي جهاز مشابه حتى الأن!.
هذا وقام الباحثون بقيادة Dongxia Shi و Guangyu Zhang من الأكادمية الصينية للعلوم في بكّين بنشر ورقة بحث حول جهاز الذاكرة الجديد في إصدار حديث من مجلة Nanotechnology.
وصرَّحَ Jianling Meng من الأكادمية الصينية للعلوم، والناشر الأول للورقة البحثية، لموقع Phys.org: “كما يعلم جميعنا، نحن في عصر تفجّر المعلومات”، وأضاف: “لتحسين عملية تخزين البيانات، من الضروري تقليل البصمة الخاصة بعقدة وحيدة، من أجل الوصول إلى كثافة عالية من تخزين البيانات. ولذلك، فإن التقليص المستمر لذواكر الفلاش هو نقطة بحثية ساخنة. وأكبر فائدة من امتلاك الهواتف والحواسيب لذواكر فلاش ذات حجم أصغر هي الحصول على سعة تخزينية أكبر. وأيضًا، فإن ذواكر فلاش أصغر حجمًا بإمكانها تحسين سرعة عملية برمجة\محو البيانات في الذاكرة”.
بشكل عام، فإن تقليص حجم خلية ذاكرة البوابة العائمة التقليدية هو أمر محفوف بالمشاكل والصعوبات لأنه يسبب قُصُورات في الدارات. وهذا يحدث لأن البوابات العائمة التي تَخزُن الإلكترونات هي نواقل، وبالتالي فإن الإلكترونات تلك تستطيع النفاذ بسهولة بين هذه البوابات وذلك عندما تكون الخلايا الصغيرة قريبة جدًا من بعضها البعض.
ومن إيجابيات الذاكرة المحتبسة للشحنة هي أن طبقة احتباس الشحنة التي تَخزُن الإلكترونات هية طبقة عازلة، بالتالي فإن تقليص حجم هذه الخلايا لا يتسبب بأية قِصَر في الدارات بشكل مقارب لما تسببه خلايا ذاكرة البوابة العائمة.
وفي الذاكرة الحابسة للشحنة، تُختَزَن (أو تُحبَس) الإلكترونات وحاملات الشحنات الأُخرى في شوائب صغيرة في الغرافين، والتي يسميها الباحثون بـ “جُزُر النانو-غرافين”. وكلما زاد عدد جُزُر النانو-غرافين، كلما زادت الشحنة القابلة للتخزين، مما يعطينا سعة ذاكرة أعلى.
وفي الدراسة الجديدة، طوّر الباحثون طريقة لتصنيع النانو-غرافين بكثافة تُقَدَّر بأكثر من تريليون (1012) جزيرة نانو-غرافين بالسنتيمتر المربع. وتَستَعمل استراتيجيّتهم طريقة تسمى بـالرسم (أو النقش) على البلازما، وذلك لصنع عدد كبير من الشوائب، بالإضافة إلى الشوائب الممددة على طول حواف الشوائب الرئيسية.
إن العدد الكبير من مواقع احتباس الشحنات، والذي توفِّره الشوائب، مكّن الباحثين من تصنيع جهاز ذاكرة بأداء ذاكرة منافس جدًا. وأحد المقاييس للسعة التخزينية الكبيرة هي نوافذ ذاكرية كبيرة، الأمر الذي يشير إلى أن عدد كبير من حاملات الشحنات تم احتباسه. وكما تشير الاختبارات إلى أن الذاكرة الجديدة تمتلك أكبر نافذة ذاكرية غرافينية لذاكرة احتباس الشحنة على الإطلاق حتى الأن (9 فولت Volts). بالإضافة إلى أن الباحثين تمكنوا من الاحتفاظ بتلك النافذة الذاكرية الكبيرة لأكثر من 1000 دورة برمجة\محو.
على العموم، يأمل الباحثون بأن توفّر هذه الذاكرة عالية الكثافة طريقًا نحو تقليص حجم ذاكرة الفلاش لمقاييس أصغر وأصغر. حيث قال Meng: “إن خطة بحثنا المستقبلية في هذا المجال هي تحقيق بصمة صغيرة بحجم طرف (رأس) مجهر طاقة ذرية”.
