التطور الإسرائيلي: مكونات ذاكرة حاسوبية فعالة للغاية

وقد أدى التعاون بين علماء من الجامعة العبرية ومعهد وايزمان إلى إنتاج مكون الذاكرة هذا، من خلال استغلال الدوران - وهو اتجاه دوران الإلكترون.

توجد ذاكرة الكمبيوتر في كل الأجهزة التي نستخدمها تقريبًا. هناك ذكريات طويلة المدى، ولكنها بطيئة نسبيًا، كما هو الحال في وحدة التخزين المحمولة (القرص الموجود على المفتاح)، والذكريات قصيرة المدى، ولكنها سريعة جدًا - مثل الذاكرة العاملة للكمبيوتر (RAM). تتطلب مثل هذه الذكريات أيضًا مصدرًا للطاقة الكهربائية. يحاول العديد من العلماء تطوير مكون فائق السرعة، وطويل الأمد، وصغير الحجم، ولا يحتاج إلى جهد كهربائي. أحد الحلول الممكنة هو الذاكرة المغناطيسية، كما هو الحال في الأشرطة أو الأقراص المرنة، لكن المشكلة تكمن في صعوبة تصغير هذه المكونات إلى الأحجام المطلوبة في صناعة الإلكترونيات الحديثة. وقد أسفر التعاون بين علماء من الجامعة العبرية ومعهد وايزمان عن مثل هذا المكون المحتمل، من خلال استغلال الدوران - وهو اتجاه دوران الإلكترون.

الدوران داخل الملف

عندما نمرر تيارًا كهربائيًا عبر مادة ما، فإننا نتسبب في تحرك الإلكترونات داخلها. في المادة الموصلة العادية، تتحرك جميع الإلكترونات بنفس الطريقة، ولكن في ظل ظروف معينة من الممكن فصل الإلكترونات وفقًا لاتجاه دورانها حول نفسها (للتيسير، يسمي العلماء هذه الاتجاهات "أعلى" و"أسفل" "). عندما تقوم بتوسيط الإلكترونات معًا فقط بنفس اتجاه الدوران ("السبين")، تحصل على مغناطيسية، ومن الممكن مغنطة المعدن الموجود بالقرب منها. هذا المغناطيس هو الذاكرة: يمكن استخدامه لتخزين المعلومات، وللاحتفاظ بالمعدن الممغنط وأيضًا لفك تشفير المعلومات المخزنة مرة أخرى، أي لقراءة الذاكرة. المشكلة هي كيفية فصل الإلكترونات بكفاءة ذات دوران مختلف. وهنا يأتي التطور الذي قام به البروفيسور رون نعمان من معهد وايزمان (انظر الرابط في أسفل الصفحة)، والذي يجعل من الممكن استخدام مادة على شكل ملف لفصل الإلكترونات. الباحثون من قسم الفيزياء التطبيقية في الجامعة العبرية - البروفيسور يوسي بلتيل، د. شيرا يوغليس وطالب البحث أورين بن دور - استخدموا جزيئات عضوية ذات شكل حلزوني، أو مواد حلزونية - مواد ذات جزيئات متطابقة كيميائيا، ولكن تنقسم إلى نوعين يمثلان في الأساس صورة مرآة لبعضهما البعض (ويختلفان في الخصائص البصرية). لقد استخدموا مثل هذه الجزيئات لفصل الإلكترونات ذات الدوران المختلف، ومغناطيس سطح النيكل بشكل فعال، وتجميع جهاز ذاكرة عامل. يقول البروفيسور بلتيل: "نعتقد أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تتنافس مع التكنولوجيا الحالية في المستقبل". "إنها تقنية بسيطة وواعدة، على الرغم من أنه لا تزال هناك بعض العقبات التي يجب التغلب عليها."

تحسين الذاكرة

وفي مقال نشر في مجلة Nature Communications، أفاد الباحثون أنهم نجحوا في تطوير مثل هذا المكون، لكنه في الوقت الحالي يعمل فقط في درجات حرارة منخفضة جدًا - 223 درجة مئوية تحت الصفر. ويعملون الآن على تكييفه للعمل في درجة حرارة الغرفة، على أمل إنتاج مكون ذاكرة سريع وفعال. كما أنها ستستهلك القليل جدًا من الكهرباء لكتابة الذاكرة (بسبب التيار الذي يحتاجه المغناطيس المعدني)، وحتى أقل لقراءة الذكريات، ولن تكون هناك حاجة إلى تيار للحفاظ على الذاكرة. يقول بلتيل: "ما يجب القيام به الآن هو جلب التكنولوجيا الحالية إلى أحجام أصغر ودرجات حرارة أعلى، حتى تتمكن من التنافس مع تقنيات الذاكرة الموجودة في السوق". وفي غضون ذلك، يثير هذا الوعد بالفعل اهتمام المستثمرين بالإمكانات التجارية الكبيرة الكامنة في المشروع الجديد. وقد سجلت شركة "يشوم" التابعة للجامعة العبرية وشركة "ياد" التابعة لمعهد وايزمان براءة اختراع لهذه التكنولوجيا المتطورة.