Os cientistas encontraram uma maneira de criar memória PCM que consome um milhão de vezes menos energia

Um grupo internacional de cientistas descobriu um efeito surpreendente num semicondutor como o seleneto de índio (In2Se3). Sob a influência de uma corrente, o material passou da forma cristalina para a amorfa, gastando um milhão de vezes menos energia do que no caso da gravação convencional em memória de mudança de fase pulsada (semicondutores ou discos ópticos regraváveis, como DVD). A descoberta promete levar à criação de uma memória de computador incrivelmente eficiente.

Impressão artística do processo de amorfização semelhante a uma avalanche no seleneto de índio. Fonte da imagem: Akanksha Jain

A memória de mudança de fase, seja ela semicondutora ou na forma de discos ópticos, permanece bastante intensiva em energia durante os momentos de escrita e apagamento, embora possa armazenar dados sem consumir energia. A escrita e o apagamento ocorrem em pulsos que literalmente derretem o material na célula ou na camada do disco – o aquecimento em uma área local pode chegar a 800 °C. O resfriamento rápido do fundido não permite restaurar sua estrutura cristalina. O estado amorfo leva a uma alta resistência à corrente, e o estado cristalino leva a uma baixa resistência à corrente, o que determina o estado da célula 0 ou 1. Com o armazenamento óptico tudo funciona de forma diferente, mas o princípio é o mesmo.

Realizando experimentos na Universidade da Pensilvânia (UPenn) com fio de seleneto de índio, os cientistas descobriram que o material se transformou completamente em um estado amorfo sem exposição a um pulso. Uma pequena corrente passou pelo fio e em determinado momento ela parou de passar. A análise mostrou que o material adquiriu uma estrutura amorfa. Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) aderiram ao estudo do assunto, e amostras foram enviadas ao Instituto Indiano de Ciência (IISc) para análise.

No IISc, os cientistas desenvolveram uma metodologia para observar o processo de amorfização do seleneto de índio, literalmente passo a passo, em escala nanométrica e em escalas maiores. Descobriu-se que duas propriedades do seleneto de índio entram em ação – piezoelétrica e ferroelétrica. Uma pequena corrente cria um domínio de amorfização no material, e as tensões resultantes na rede cristalina provocam algo como um efeito de terremoto em áreas vizinhas, e o processo assume um caráter de avalanche. O processo irá parar somente quando todo o material se tornar amorfo.

A descoberta pode levar à criação de uma memória de mudança de fase incrivelmente eficiente em termos energéticos (). Segundo os cientistas, amorfizar uma célula de memória de seleneto de índio requer um milionésimo do consumo típico da memória PCM moderna, o que transformará todos os sistemas de armazenamento e computação.