Chtěli byste počítač, který okamžitě po stisku napájecího tlačítka naskočí do stavu, v jakém jste od něj odešli? To nejste sami. Ovšem na tomto problému se poměrně intenzivně pracuje.
Dokonce by se dala zařídit i příznivá cena. Zvláště, pokud se naplní naděje, kterou vzbuzuje výzkum vědců z univerzity v Illinois. Objevili údajně levnou sloučeninu do nového typu počítačových pamětí. Má udržet vaše data i bez proudu a je levnější než materiál dnešních pamětí.
Magnetický vytrvalec, elektrifikovaný sprinter
Pokud si dnes chcete do svého počítače zapsat informace na delší dobu, tak obvykle na pevný disk. Informace se na něj ukládají jako krátké úseky různé magnetické orientace. Jedničky a nuly jsou jako střelky kompasů mířící buď na jih nebo sever. Tento zápis vydrží víceméně trvale. Při běžných pracovních úkonech ovšem počítač využívá paměť RAM, kterou tvoří tranzistory v elektrickém okruhu. Pokud pamětí neprochází elektrický proud, všechny údaje z ní zmizí.
Nestálost pracovní paměti je stará bolístka. Kvůli ní je nutné čekat zdlouhavě na "naběhnutí" počítače (nebo chytrého telefonu). Existují sice už i trvalé typy pamětí, které by mohly sloužit jako RAM, ale vždy mají nějakou nevýhodu proti dnes používaným typům.
Feroelektrické krystaly při pohledu běžným mikroskopem
Nejblíže tomuto ideálu jsou typy používané v tzv. SSD discích či "fleškách", tedy flash paměti. Jako RAM paměti jsou však příliš pomalé, mají poměrně nízkou trvanlivost a především jsou dnes stále několikanásobně dražší než magnetické pevné disky.
Ale oba typy pamětí by mohla cenově porazit paměť, založená na práci týmu Samuela Stuppa ze Severovýchodní univerzity v Illinois (zveřejnili ji v časopise Nature). V jeho laboratoři vznikla organická molekula vhodná pro zápis informací. Není z drahého křemíků, ale hlavně z uhlíku a vodíku. Její výroba by také měla být jednoduchá: "Vezmete dvě molekuly, smícháte je, necháte narůst krystal a je hotovo," řekl Stupps serveru CEN.
Levné a náhodné
Látka podle vyjádření Stuppse pro časopis Science vznikla šťastnou náhodou. Jeden z jeho studentů, Alexander Shveyd, experimentoval se spojením molekul jisté uhlíkové sloučeniny do řetězce. Dlouho se mu nedařilo, ale nakonec uspěl s pomocí jihokorejského kolegy, který byl v laboratoři na stáži. Když se konečně dostala dvojice k cíli, zjistila, že vlastnosti molekulového řetězce předčí očekávání.
Vzniklá látka byla takzvaně feroelektrická. To znamená, že má i za běžných podmínek, když není v elektrickém poli, jedna část materiálu kladný a druhá záporný náboj. V elektrickém poli se pak dá postavení nábojů změnit (magnetické pole nemá na látku vliv).
Schéma Červené molekuly jsou "dárci" elektronu, který molekuly spojuje, modré jsou jeho příjemci. Obě molekuly jsou do sebe pevně zaklesnuté, ale udržují si přitom slabší vazby i s okolními molekulami. |
Přesně tak by se v počítači mohla nula přepsat na jedničku. Na tomto principu dnes také už pracují tzv. FRAM paměti, které jsou velmi rychlé a udrží informace i bez proudu. Jsou ale drahé a mají malou kapacitu. Vyrábí se z polovodičových materiálů, které jsou v porovnání s organickými sloučeninami mnohem dražší.
Ovšem organických látek s těmito vlastnostmi je málo. Také si udrží své vlastnosti jen za nízkých teplot (při chlazení zkapalněnými plyny). Nový materiál je však stálý i při pokojové teplotě. Spontánně vytváří dost stabilní krystaly s dlouhými řetězci molekul.
Základem vlastností nového materiálu je spolupráce dvou molekul, z nichž jedné elektron přebývá a druhé chybí. Zaujmou tak postavení, ve kterém se o tento jeden elektron podělí. Zároveň si zachovají slabší vazby na další molekuly v okolí. Vznikne tak řetěz pevně semknutých párů oddělených od dalšího páru obrazně řečeno "širší mezerou". Pravidelné uspořádání vede k tomu, že celý materiál je feroelektrický s celkovou elektrickou orientací v jednom směru.
V elektrickém poli s opačně orientovanými póly se ovšem molekula odtáhne od partnera ve svém páru a přitáhne se k sousedovi z druhé strany, který má také o elektron méně nebo více. To udělají všechny, a tak se změní celková elektrická orientace. A zápis do paměti je hotový.
Práce je ovšem zatím na samém začátku. Vědci musí například ještě zjistit nejvhodnější podobu použitých molekul, zajistit jejich trvanlivost a dobré výkony v rozsahu běžných pracovních teplot pro počítače. Je také nutné ověřit, zda je látka opravdu tak snadno a levně vyrobitelná, jak se nyní zdá. Uvidíme také, jestli se podaří překonat problém dnešních feromagnetických pamětí, tedy malou kapacitu.
Ani tak ale není úspěch jistý. Kandidáty na trvalé pracovní paměti pro počítače vyvíjí celá řada týmů, a je tedy možné, že některý z nich přijde s lepším nápadem.
