Projekti / Programi
Novi kovinski materiali za termično shranjevanje digitalnih informacij
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.01 |
Naravoslovje |
Fizika |
Fizika kondenzirane materije |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P002 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
termična spominska celica, termični zapis digitalne informacije, novi kovinski materiali
Raziskovalci (13)
Organizacije (3)
Povzetek
Prijaviteljem projekta je v letu 2009 uspel prvovrsten znanstveno-tehnološki preboj na področju shranjevanja digitalnih podatkov, saj so razvili termično spominsko celico za digitalne aplikacije, ki deluje na spremembo temperature brez prisotnosti električnega ali magnetnega polja. Dosežek je opisan v publikaciji "A Thermal Memory Cell" (J. Dolinšek et al., J. Appl. Phys. 106, 043917 (2009)). Fizikalne osnove termičnega shranjevanja digitalnih podatkov je ista skupina objavila v letu 2008 (J. Dolinšek et al., Phys. Rev. B 77, 064430 (2008)). Koncept termične spominske celice smo tudi patentirali v Evropskem patentu " Verfahren zur Speicherung digitaler Information nebst Speicherelement : Europäische Patentanmeldung : EP 2 207 177 A2 : Anmeldenummer 09179123.6. Düsseldorf: Europäisches Patentamt: = European Patent Office: = Office européen des brevets, 14. 12. 2009. 12 str. [COBISS.SI-ID 15669593] . Termični spomin s termičnim zapisom informacije predstavlja konceptualno novo vrsto digitalnega spomina, po električnem spominu (dinamični pomnilnik z naključnim dostopom – DRAM), magnetnem spominu (trdi disk) in elektromagnetnem spominu (zgoščenke ali CDji), na katere zapisujemo digitalno informacijo z električnim, magnetnim ali elektromagnetnim (laserskim) poljem. Odkritje termične spominske celice obeta razvoj novega področja digitalne informacijske tehnologije – termičnega računalništva – kjer se matematične operacije izvajajo le s spreminjanjem temperature. Osnova termične spominske celice so posebni materiali, kjer so magnetni ali električni dipolni momenti elektronov in ionov medsebojno v frustrirani konfiguraciji, ki ne minimizira notranje energije. Prototipni termični spominski celici sta bili doslej izdelana iz dveh magnetno frustriranih materialov, medkovinske Taylorjeve faze Al3Mn in Al3(Mn,Fe) ter kovinskega spinskega stekla Cu-Mn. V njiju so bili samo s temperaturno manipulacijo uspešno zapisani poljubni ASCII znaki, ki predstavljajo tekst v računalnikih. V teh spojinah je bil termični zapis možen pri nizkih temperaturah pod 35 K, kar je ovira za uporabo v tehnologiji. Vendar pa se kaže realna možnost za razvoj termične spominske celice iz drugih magnetno frustriranih materialov, kot so magnetni kvazikristali, kompleksne kovinske spojine, geometrijsko frustrirani antiferomagneti, superparamagnetni nanodelci, spinska stekla in električno frustriranih sistemov (orientacijska stekla in neurejeni feroelektriki), kjer bo termični zapis možen vse do sobne temperature ali nad njo. S tem bo omogočena uporaba termičnega spomina v tehnologiji pri normalnih pogojih. Cilj predlaganega projekta je razvoj materiala iz omenjenih družin trdnih snovi, kjer bo termični zapis možen do sobne temperature ali višje in kjer bo možno vskladiščiti čim večjo množino podatkov, npr. v obliki vsaj šestnajst-bitnih bajtov digitalne informacije. Optimalen material bo moral zadostiti zahtevam (1) hitrega termičnega zapisa do sobne temperature, (2) trajnosti termičnega zapisa pred prečitanjem, (3) majhnega volumna materiala potrebnega za izdelavo termične spominske celice in (4) cenovne dostopnosti materiala za široko uporabo. Termični spomin je možno uporabljati tudi za varen prenos podatkov (digitalna informacija se ireverzibilno zbriše po čitanju) in za študij kozmološke termične zgodovine medzvezdnega prahu in meteoritov.
Pomen za razvoj znanosti
Termični spomin za digitalne aplikacije, ki deluje na spremembo temperature, je popolnoma nov način shranjevanja informacij. Poleg tega so raziskave, ki smo jih opravili v okviru projekta ter predstavili v člankih in naznanstvenih srečanjih, pomembne za razvoj novih materialov. Prvi smo poročali o termičnem spominu v multiferoičnem materialu in pokazali, da lahko tudi v njih shranimo digitalno informacijo le s spreminjanjem temperature snovi.
Pomen za razvoj Slovenije
Pri iskanju in raziskovanju novih materialov za uporabo v termični spominski celici smo v okviru projekta nadaljevali sodelovanje z več uveljavljenimi inštitucijami po svetu (npr. Institut fur Festkorperforschung, Forschungszentrum Julich, Nemčija, Institut Jean Lamour, Francija, Hokkaido University, Japonska, KBSI, Koreja) in vzpostavili nekatere nove stike (npr. Univerza v Zagrebu). Pri raziskavah so sodelovali trije mladi raziskovalci, nastalo je več diplomskih in magisterskih del.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
