科技日報訊 （記者陳丹）電子內(nèi)存設(shè)備的性能會隨著溫度的升高而下降,，但美國科學(xué)家提出了一種新的內(nèi)存設(shè)計，卻需要在超過600開（約327℃）高溫下工作,。這種納米熱機械存儲器（Nano ThermoMechanical memory）利用熱而非電,，來記錄,、存儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)，未來有望應(yīng)用于空間探索任務(wù),、深井鉆探,、內(nèi)燃機等多個領(lǐng)域。 內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校研究生馬哈茂德·艾爾左卡和助理教授西迪·恩道在最近出版的《應(yīng)用物理快報》上發(fā)表論文,，描述了這種新內(nèi)存,?！埃ㄟ@項研究）最重要的意義在于實際設(shè)計/開發(fā)了一種高溫存儲（邏輯）設(shè)備?！倍鞯勒f,，“目前還不存在能夠在極端環(huán)境下保持良好性能的隨機存取存儲器?！?/p> 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月8日（北京時間）報道,，在新設(shè)計的納米熱機械存儲器中，二進位存儲態(tài)“0”和“1”由兩種穩(wěn)定的溫度狀態(tài)來表示,。比如在模擬實驗中,，1038開代表“0”，而1341開代表“1”,。 擁有兩種不同的穩(wěn)定溫度狀態(tài)非常少見,，因為大多數(shù)設(shè)備只有一個穩(wěn)定溫度狀態(tài)。要做到這一點,，關(guān)鍵是小心控制兩個間距極小的物體之間的熱傳遞,。在新的高溫存儲設(shè)備中，這兩個物體分別是：一個固定的熱的終端和其下方的一個沒有固定且溫度較低的“頭（head）”,?！邦^”可以上下自由移動，并通過一根柄與另一個底部固定的冷的（模擬實驗中為600開）終端相連,。 當(dāng)熱量被施加到熱終端時,，部分熱量會通過遠場熱輻射傳遞給“頭”。隨著“頭”的溫度升高,，連接柄由于熱膨脹而伸長,，使得“頭”與熱終端的間距縮小（近似于一個輻射波長）,，這時熱傳遞的主要方式變?yōu)榱私鼒龆沁h場熱輻射,。重要的是，從熱終端向“頭”傳遞的熱量實際上在增加,，即使二者之間的溫差減小了,。這種有違直覺的現(xiàn)象被稱為負微分熱阻（NDTR），兩個穩(wěn)定的溫度狀態(tài)也正是因此才得以存在的,。 當(dāng)熱終端（通過近場熱輻射）傳遞給“頭”的熱量與“頭”（通過向連接柄向下傳導(dǎo)）損失的熱量相等時,，就會出現(xiàn)穩(wěn)定的溫度狀態(tài)，也可稱為熱閉鎖狀態(tài),。如果這種狀態(tài)因溫度降低而被打破,，系統(tǒng)會自動獲取熱量來回歸穩(wěn)定；反之，當(dāng)溫度升高,，它也會自動損失熱量,。處于兩種穩(wěn)定溫度狀態(tài)中間的為臨界狀態(tài)，若高于臨界值,，系統(tǒng)將趨向于溫度較高的穩(wěn)定狀態(tài),；若低于臨界值，則轉(zhuǎn)向溫度較低的狀態(tài),。 通過使用熱探針來控制熱終端的溫度,，數(shù)據(jù)就可以寫入并存儲在存儲器中，讀出數(shù)據(jù)只需測量一根絕緣探針的溫度即可,。 將來,，納米熱機械存儲器也可作為邏輯設(shè)備來使用，其同樣具有可在高溫環(huán)境下操作的優(yōu)點,。研究人員接下來將通過實驗來實現(xiàn)他們的內(nèi)存設(shè)計,。“我們目前正在制造一個近場納米熱機械存儲器工作原型,?！倍鞯勒f。 |
