شريحة كمبيوتر جديدة يمكنها أخيرًا أن تصمد أمام مشهد كوكب الزهرة: ScienceAlert

كل جهاز إلكتروني امتلكته على الإطلاق يشترك في نقطة ضعف خطيرة. ادفعه إلى ما يقرب من 200 درجة مئوية وسيبدأ بالفشل. هاتفك، وكمبيوتر سيارتك، والأقمار الصناعية التي تدور فوق رأسك الآن، جميعها لها نفس السقف الحراري الموجود في تصميمها.

لعقود من الزمن، كان هذا السقف واحدًا من أكثر الجدران عنادًا في الهندسة. الآن، ربما يكون فريق من جامعة جنوب كاليفورنيا قد اخترقها للتو.

في ورقة نشرت في المجلة علومأفاد باحثون بقيادة البروفيسور جوشوا يانغ عن نوع جديد من أجهزة الذاكرة التي استمرت في العمل بشكل موثوق عند درجة حرارة 700 درجة مئوية. وهذا أكثر سخونة من الحمم المنصهرة. أكثر سخونة من سطح فينوس، والتي هزمت كل مركبة هبوط تم إرسالها إلى هناك، ودمرت أجهزتها الإلكترونية في غضون ساعات من الهبوط.

والأهم من ذلك، أن 700 درجة لم تكن الحد الأقصى، بل كانت ببساطة شديدة الحرارة بقدر ما يمكن أن تصل إليه معدات الاختبار الخاصة بهم. لم يظهر الجهاز أي علامات الفشل.

يقول البروفيسور جوشوا يانغ من جامعة جنوب كاليفورنيا: “يمكنك أن تسميها ثورة، إنها أفضل ذاكرة ذات درجة حرارة عالية تم عرضها على الإطلاق”.

يُطلق على الجهاز اسم memristor وهو مكون نانوي يمكنه تخزين المعلومات وتنفيذ عمليات الحوسبة. فكر في الأمر على أنه شطيرة صغيرة بها طبقتان من القطب الكهربائي من الخارج وحشوة سيراميك رقيقة في المنتصف.

قام الفريق ببناء مركبهم من التنغستن، المعدن ذو أعلى نقطة انصهار لأي عنصر، مع سيراميك يسمى أكسيد الهافنيوم، ومع طبقة من الجرافين في الأسفل. يمكن لكل مادة أن تتحمل حرارة هائلة. معًا، تبين أنهم غير عاديين.

ما يجعل الجرافين العنصر الرئيسي هو الطريقة التي يتفاعل بها مع التنغستن على المستوى الذري. في الأجهزة التقليدية، تتسبب الحرارة في انجراف ذرات المعدن ببطء عبر الطبقة الخزفية حتى تصل بين القطبين الكهربائيين، مما يؤدي إلى قصر دائرة كل شيء وترك الجهاز مكسورًا بشكل دائم.

يوقف الجرافين هذه العملية ميتة. إن كيمياء سطحه مع التنغستن، كما وصفها يانغ، تشبه تقريبًا الزيت والماء.

تجد ذرات التنغستن التي تنجرف نحو الجرافين أنها ببساطة غير قادرة على الثبات، فلا يوجد مرساة، ولا دائرة كهربائية قصيرة، ولا فشل. استخدم الفريق المجهر الإلكتروني المتقدم والمحاكاة الحاسوبية على المستوى الكمي لفهم السبب بالضبط، وتحويل نتيجة محظوظة واحدة إلى مبدأ قابل للتكرار.

وكان محظوظا. وجاء الاكتشاف عن طريق الصدفة. كان فريق يانغ يحاول بناء جهاز مختلف تمامًا عندما عثروا على هذا الجهاز.

ولطالما طلبت وكالات الفضاء إلكترونيات يمكنها العمل في درجة حرارة أعلى من 500 درجة، وهي درجة حرارة سطح كوكب الزهرة، دون أن يتم تدميرها. يتطلب الحفر بالطاقة الحرارية الأرضية في أعماق الأرض أجهزة استشعار تعمل حيث تتوهج الصخور المحيطة باللون الأحمر. تولد أنظمة الطاقة النووية والاندماجية أيضًا حرارة شديدة بالقرب من معدات التحكم الخاصة بها، ويجب أن تكون قادرة على تحملها.

متعلق ب: قام العلماء ببناء ذاكرة كمبيوتر عاملة من فطر شيتاكي

أما العنصر المفقود، كما قال يانغ، فقد تم تصنيعه الآن. لا يزال الطريق من طاولة المختبر إلى المنتج النهائي الذي يمكن استخدامه عبر تطبيقات متعددة طويلًا، ولكن للمرة الأولى، أصبحت الوجهة في الأفق بوضوح.

تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. اقرأ المادة الأصلية.