一組科學(xué)家在太赫茲范圍內(nèi)創(chuàng)造了世界上最強(qiáng)大的電磁脈沖，以精確控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)材料如何切換物理形態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)有助于找到縮小內(nèi)存設(shè)備的方法，最終徹底改變計(jì)算機(jī)處理信息的方式。

光盤可能不再流行，但它們可能激發(fā)了下一代計(jì)算機(jī)納米技術(shù)的靈感。CD中的玻璃層由相變材料組成，當(dāng)光脈沖導(dǎo)致層的小區(qū)域中的晶體生長(zhǎng)或熔化時(shí)，該相變材料可以用信息編碼。

由電脈沖觸發(fā)的相變材料 - 而不是光 - 將提供新的存儲(chǔ)器技術(shù)，其操作比許多當(dāng)前類型的存儲(chǔ)器設(shè)備更穩(wěn)定和更快速。此外，相變材料中的縮減存儲(chǔ)器位置可以增加存儲(chǔ)器密度。但由于難以控制晶體生長(zhǎng) - 結(jié)晶 - 和熔化 - 非晶化 - 過(guò)程，這仍然具有挑戰(zhàn)性。

在物理評(píng)論快報(bào)的一篇文章中解決了這個(gè)問(wèn)題，由京都大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)觀察了在應(yīng)用高 - 鍺，銻和碲之后由鍺，銻和碲組成的相變材料中的單個(gè)晶體的納米級(jí)生長(zhǎng)。有動(dòng)力的太赫茲脈沖作為觸發(fā)器。

“在電場(chǎng)下結(jié)晶和非晶化GST難以控制的一個(gè)原因是與電輸入相關(guān)的微米尺度的熱擴(kuò)散效應(yīng)，這也有助于結(jié)晶，”該組織負(fù)責(zé)人Hideki Hirori解釋道。“幸運(yùn)的是，太赫茲技術(shù)已經(jīng)成熟到可以使用短脈沖產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)同時(shí)抑制加熱效應(yīng)的程度。”

Hirori和他的同事開(kāi)發(fā)了一種太赫茲脈沖發(fā)生器，在一對(duì)金天線上提供超短和高強(qiáng)度的太赫茲脈沖。這些脈沖在GST樣品中產(chǎn)生的電場(chǎng)與電氣開(kāi)關(guān)裝置的電場(chǎng)相當(dāng)。重要的是，這種方法大大減少了熱擴(kuò)散，因?yàn)樘掌澝}沖的持續(xù)時(shí)間極短 - 約1皮秒或10-12秒 - 能夠精確控制GST結(jié)晶的速率和方向。結(jié)晶區(qū)域在場(chǎng)的方向上在金天線之間以直線生長(zhǎng)，每脈沖幾納米。

當(dāng)團(tuán)隊(duì)跟蹤逐步改變結(jié)晶同時(shí)增加太赫茲脈沖的數(shù)量時(shí)，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，在某一點(diǎn)之后，晶體電導(dǎo)率迅速加快而不是隨著太赫茲強(qiáng)度的增加而上升。研究人員推測(cè)，晶體中各狀態(tài)之間的電子跳躍會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)意想不到的熱源，從而促進(jìn)結(jié)晶。

Hirori解釋說(shuō)：“我們的實(shí)驗(yàn)揭示了如何實(shí)現(xiàn)GST中納米級(jí)和方向控制的晶體生長(zhǎng)。我們還發(fā)現(xiàn)了一種應(yīng)該有助于新器件設(shè)計(jì)并最終實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的數(shù)字信息處理潛力的現(xiàn)象。