Этот новый тип сегнетоэлектрического материала потенциально может снизить затраты на центры обработки данных и в будущем найти применение в глубоководных исследованиях или в аэрокосмической отрасли.
Сегнетоэлектрические материалы обычно используются для изготовления чипов для целей хранения и измерения, которые имеют решающее значение для искусственного интеллекта и других высокотехнологичных областей, пострадавших от санкций США, поскольку между Соединенными Штатами и Китаем разворачивается технологическая война.
Сегнетоэлектричество позволяет этим материалам быстро переключать состояния под действием электрического поля — процесс, известный как поляризация, — который остается стабильным даже после снятия поля. Это можно сравнить с формой постоянной быстрой памяти.
Но традиционные сегнетоэлектрические материалы, которые широко используются в коммерческих целях, такие как цирконат-титанат свинца или ЦТС, во время использования могут испытывать так называемую сегнетоэлектрическую усталость, что приводит к ухудшению характеристик и возможному выходу из строя.
Используя моделирование на атомном уровне с помощью искусственного интеллекта, исследователи обнаружили, что двумерные скользящие сегнетоэлектрические материалы в целом смещаются во время переноса заряда, когда их помещают под электрическое поле. Это предотвращает движение и накопление заряженных дефектов, что позволяет избежать усталости.
Команда разработала двумерный слоистый материал толщиной в нанометр, который они назвали 3R-MoS2. Нанометр примерно в 100 000 раз меньше диаметра человеческого волоса.
«Лабораторные испытания показали, что 3R-MoS2 не продемонстрировал никакого снижения производительности после миллионов циклов, что позволяет предположить, что устройства хранения данных, изготовленные из этого нового двумерного скользящего сегнетоэлектрического материала, не имеют ограничений на чтение/запись», — говорится в отчете CAS.
«Это означает, что в то время как традиционные сегнетоэлектрики ионного типа, такие как ЦТС, допускают десятки тысяч циклов чтения/записи, устройства хранения данных, изготовленные из нового двумерного слоистого скользящего сегнетоэлектрика, не имеют такого ограничения», — цитировали его. говоря.
Без ограничений на чтение/запись чипы хранения данных, изготовленные из этого материала, будут чрезвычайно долговечны, и это, по мнению ученых, сделает их идеальными для использования в экстремальных условиях, таких как аэрокосмическая и глубоководная разведка.
А учитывая, насколько мал материал, он значительно увеличит плотность хранения в крупномасштабных приложениях, таких как центры обработки данных.
В предыдущем исследовании институт CAS разработал новый материал, сочетающий эластичность и сегнетоэлектричество, который, как они обнаружили, устойчив как к механической, так и к сегнетоэлектрической усталости. Целью было использовать его в носимых электронных устройствах, но он оказался не таким прочным, как этот материал.