«Вечные» флешки

Нас ждет наступление новой технологической эры?

Одна из основных проблем современных компьютеров и смартфонов – ограничение объема пространства и памяти. Решить ее, возможно, поможет новый тип конденсаторов, разработанный недавно учеными из Московского физико-технического института.

Конечно, возможности современных гаджетов значительно расширились по сравнению с их более ранними предшественниками, но и требования к мощностям резко возросли. Высокотехнологичные приложения, игры, видеоролики, которые мы запускаем на своих устройствах, требуют значительных объемов носителей и все большего количества памяти. Это приводит к тому, что мы вынуждены постоянно делать апгрейд уже имеющихся гаджетов или, что происходит гораздо чаще, покупать новые, идущие в ногу со временем.

Хотя сейчас обычно не составляет труда передавать какие-то файлы через Сеть, бывают ситуации, когда удобнее воспользоваться съемным носителем. Когда-то это были дискеты, затем – компакт-диски, которые считались крайне ненадежными и легко выходили из строя. Сегодня это флешки, как правило, большого объема. Флешку легко переставить с одного устройства на другое, например с диктофона или видеокамеры на компьютер. Она незаменима для скачивания папок и больших файлов при медленной скорости Интернета или при его отсутствии.

Нередко флешками пользуются сотрудники, которым приходится дома и в офисе работать с одними и теми же документами. При этом правила безопасности запрещают выкладывать их в сетевой доступ. К тому же самые современные флешки имеют ограниченное количество циклов перезаписи и легко выходят из строя в результате каких-то механических или программных повреждений. Если флешка долго лежит «без движения», совсем не факт, что она будет после этого работать.

Еще одна досадная проблема заключается в том, что, если в процессе сохранения данных или, когда они еще не сохранены, вдруг отключилось электричество (это может произойти при пользовании стационарным компьютером, подключенным к розетке), вы можете потерять несохраненную информацию. Иногда несохраненные файлы удается восстановить хотя бы частично, иногда нет.

Конечно, этого не случится, если вы используете ноутбук или другое автономное устройство, но для постоянной работы многие до сих пор пользуются обычными настольными компьютерами, например, в офисах. Таким образом, у вас могут пропасть или оказаться испорченными важные документы.

Конечно, даже если вы неспециалист в области электроники, вы слышали слово «конденсатор» и знаете о том, что конденсаторы являются компонентами электронных устройств. Причем очень важными. Сам термин «конденсатор» – это производное от латинского condensare («уплотнять», «сгущать») или от condensatio («накопление»). Эти компоненты служат для накопления заряда и энергии электрического поля.

Считается, что первые в мире конденсаторы, которые представляли собой два проводника, разделенные диэлектриком, были изобретены еще в эпоху Средневековья. Такое устройство называли конденсатором Эпинуса или электрическим листом. А в 1745 году в Лейдене немецкий каноник Эвальд Юрген фон Клейст и голландский физик Питер ван Мушенбрук независимо друг от друга разработали конструкцию, которая стала прототипом современного электрического конденсатора, – так называемую лейденскую банку.

Простейшие конденсаторы состоят из двух электродов в форме пластин. Их функция – проводить колебания переменного тока посредством циклической перезарядки. В момент включения в цепь постоянного тока конденсатор заряжается или перезаряжается и может проводить ток. Но впоследствии ток через конденсатор течь перестает. В то же время конденсаторы могут накапливать электроэнергию.

Конденсаторы изготавливаются из самых различных материалов. Новейшие уникальные конденсаторы, разработанные недавно в МФТИ, созданы на основе оксида гафния (HfO2). Он представляет собой бесцветное кристаллическое вещество или белый порошок, не растворимый в воде, который способен выделяться из растворов солей в виде гидрата. Оксид гафния применяется в промышленности для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов, оптических деталей, специальных стекол и огнеупорных материалов. Его добавляют к вольфраму при изготовлении нитей накаливания электроламп.

Благодаря высокому коэффициенту относительной диэлектрической проницаемости в микро­электронике оксид гафния применяется в качестве замены оксида кремния при изготовлении МДП-транзисторов. Это вещество, а также титан, барий и соли винной кислоты обладают нестандартными свойствами: электроны в их толще располагаются неравномерно, при этом их положение можно регулировать за счет электрических полей. Данный эффект позволяет использовать кристаллы этих веществ для создания нового типа энергонезависимой памяти, в которой данные хранятся в виде скоплений электронов.

Один из авторов новой разработки, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ Андрей Зенкевич, рассказал, что идея применения оксида гафния и тому подобных материалов высказывалась и ранее. Однако вещества с нужными свойствами по тем или иным причинам не могли использоваться в наноэлектронике.

По мнению специалистов, новые конденсаторы окажутся способны не только сверхбыстро функционировать, данные станут сохраняться даже при отключении электроэнергии. Кроме того, новые носители данных окажутся почти вечными. «Наши конденсаторы способны обеспечить до 10 миллиардов циклов перезаписи, что в сто тысяч раз больше, чем допускают современные компьютерные флешки», – прокомментировал Андрей Зенкевич.

Возможно, в ближайшее время нас ждет наступление новой технологической эры. И благодарить за это мы должны российских ученых.

Ида ШАХОВСКАЯ