کتابخانه‌ای روی ریزتراشه

ذخیره‌‌سازی انبوهی از داده‌ها در فضایی بسیار کوچک تنها با به کارگیری دستاوردهای نوین عرصه نانو محقق می‌شود. در یک دهه گذشته تلاش‌های گسترده‌ای برای خارج شدن ایده‌های متنوع در این زمینه از پوسته طرح‌های فانتزی و رساندن آنها به مرحله پروژه‌های عملیاتی صورت گرفته و اکنون یکی از جالب توجه‌ترین آنها به یک سوژه خبرساز در دنیای نانو تبدیل شده است.

ابتکار عملی که از آن صحبت می‌شود از سوی محققی از دانشگاه کارولینای شمالی صورت گرفته است که عقیده دارد در آینده
و با تکیه بر دستاوردهایی نظیر آن می‌توان تحولی بزرگ را در دنیای تراشه و رایانه متصور شد. تراشه رایانه‌ای که این محقق ارائه کرده است قابلیت ذخیره‌سازی حجم بی‌سابقه‌ای از اطلاعات را دارد. وی برای توصیف هرچه بهتر این قابلیت می‌گوید: این ظرفیت آنچنان خیره کننده است که می‌توان براحتی اطلاعات موجود در کتاب‌های یک کتابخانه بزرگ را روی آن ذخیره‌سازی کرد. فناوری‌ای که در پس ارائه این ریزتراشه جدید دیده می‌شود، ریشه در دگرگونی بزرگی در استفاده از نانو نقطه‌ها یا مگنت‌های نانویی دارد و نشان می‌دهد پیشرفت‌های جدیدی در فناوری حافظه‌های رایانه‌ای صورت گرفته است.

دکتر جی نارایان، محققی است که این فناوری نوین را ابداع کرده است. وی می‌گوید: من و تیم تحقیقاتی که با آن کار می‌کنم، موفق به ساخت نانو نقاط مغناطیسی شده‌ایم که می‌توان روی هر یک از نقاط تا یک بیت اطلاعات ذخیره‌سازی کرد. این قابلیت مهم به ما امکان می‌هد تا یک میلیارد صفحه اطلاعات را روی تراشه‌ای ذخیره‌سازی کنیم که تنها 5/6 سانتی‌متر مربع مساحت دارد. بدون شک این یک دستاورد بزرگ به شمار می‌آید و می‌توان کاربردهای متعددی را برای آن متصور شد.

این فناوری نوین از جنبه‌های گوناگون با نوآوری همراه بوده است. شاید بتوان اوج آنها را در این نکته دانست که نانو نقاط مورد بحث از تک کریستال‌های بدون نقصی ساخته شده‌اند که می‌توان با استفاده از آنها حسگرهای مغناطیسی ساخت که مستقیما با یک تراشه سیلیکن الکترونیکی تلفیق می‌شوند. این نانونقاط که می‌توان آنها را به طور یکپارچه و به قطری حدود
6 نانومتر ساخت همگی دقیقا در یک جهت چیده شده‌اند. این وضعیت به برنامه‌ریزان امکان بالقوه‌ای می‌دهد تا بدون هیچ مشکلی داده‌های مختلف را روی تراشه خوانده یا بنویسند.

در ضمن امکان منحصربه‌فردی وجود دارد تا این تراشه‌ها را با هزینه نه چندان زیادی تهیه کرد. با این حال محققان در نظر دارند
پا را فراتر گذاشته و با استفاده از فناوری لیزر آن را به یک فناوری فوق‌کاربردی تبدیل کنند. طراحی و ساخت این تراشه‌ها در مرحله بعدی به این گونه خواهد بود که بسته مغناطیسی ارائه شود که کاربران قادر باشند از مزایای مختلف آن استفاده کنند. از جمله این مزایا می‌توان به فناوری لیزر اشاره کرد که با بهره گیری از آن می‌توان براحتی با نقاط نانویی ارتباط برقرار کرد.

ارائه این فناوری نوین با استقبال قابل توجه محققان همراه شده است. بنیاد ملی علوم آمریکا نیز با اعلام حمایت‌های مالی لازم از آن نشان داده است که می‌توان روی آن به عنوان یکی از فناوری‌های کاربردی در آینده‌ای نه چندان دور حساب کرد.

با توجه به این که با استفاده از این تراشه‌ها می‌توان حجم خیره کننده‌ای از اطلاعات را روی یک قطعه بسیار کوچک ذخیره‌ کرد، محققان از آن به عنوان یک دگرگونی بزرگ در صنعت ذخیره‌سازی داده‌ها یاد می‌کنند. در حقیقت دگرگونی اصلی که این فناوری نوین همراه داشته است به نقاط نانویی باز می‌گردد. در این پروژه محققان امکان دارند تا میلیون‌ها نقطه تک کریستالی و بدون نقص را روی یک ریز تراشه قرار داده و بر اساس مدلی که در ذهن دارند آنها را آرایش کنند. نتیجه کار این است که هر کسی دستگاه‌های لازم برای برقراری ارتباط با ریزتراشه را داشته باشد، می‌تواند نقاط حاوی انبوه اطلاعات را خوانده و از آنها استفاده کند.

در حال حاضر تمرکز اصلی محققان دانشگاه کارولینای شمالی بر این است تا با استفاده از فناوری لیزر استفاده از این ریزتراشه‌ها و نقاط نانویی آنها را برای هر کاربری ساده کنند.

در صورتی که چنین ایده‌ای محقق شود به جرأت می‌توان گفت صنایعی نظیر تراشه‌سازی مخصوص سیستم‌های رایانه‌ای متحول می‌شود. این دسته از صنایع در آینده‌ای نه چندان دور انبوهی از اطلاعات که شاید گردآوری آنها در قالب کاغذ و کتاب به فضای بسیار وسیعی نیاز داشته باشد را تنها در یک ریزتراشه ارائه می‌کنند.

هم اکنون رقابتی که میان غول‌های کوچک و بزرگ صنعت سیستم‌های رایانه‌ای جهان به راه افتاده است آنچنان تنگاتنگ شده که صرفا ایده‌هایی از این دست می‌تواند برگ برنده هر یک از آنها تلقی شود. گرچه این فناوری هم اکنون در مراحل ابتدایی خود قرار دارد با این حال برخی شرکت‌های شناخته شده جهان در زمینه رایانه و سیستم‌های رایانه‌ای تمایل خود را برای توسعه و استفاده از مزایای این فناوری نوین نشان داده‌اند.

استفاده از تراشه سیلیکنی مرحله تکمیلی این فناوری نوین به شمار می‌آید با این حال در سال‌های اخیر بحث استفاده از ماده دیگری به جای سیلیکن مطرح شده است. سیلیکن ماده‌ای ارزشمند در بسیاری از صنایع از جمله صنایع رایانه‌ای است. با این حال استفاده از آن هزینه بر است و مدیران ارشد شرکت‌های شناخته شده در دنیای سیستم‌های رایانه‌ای تلاش می‌کنند ریزتراشه‌های جدیدی که وارد بازارهای جهانی می‌کنند با هزینه‌ای به مراتب کمتر از گذشته ارائه شوند. این استراتژی درخصوص این فناوری نوین نیز مد نظر قرار دارد به طوری که دکتر جی نارایان می‌گوید: دیر یا زود باید با سیلیکن خداحافظی کرد. این ماده گرچه برای توسعه علوم نوین بشری بسیار سودمند بوده، اما باید هزینه‌ها را کاهش داد.

دکتر نارایان امید زیادی به آینده این فناوری نوین دارد. وی می‌افزاید: استفاده از فناوری‌هایی از این دست در آینده اجتناب ناپذیر خواهد بود. سیستم‌های رایانه‌ای روز به روز متنوع تر از گذشته شده و در این رهگذر نیاز به تراشه‌های کوچک‌تر آن هم با قابلیت‌های بیشتر بیش از گذشته احساس می‌شود.

فاطمه پورمزرعه

منبع: Popular Science