在新技术中，通过改变原子级金属层的相对位置，可以存储数据。漩涡的颜色揭示了中间层的变化对电子运动的影响——这能以0/1形式编码。
《自然·物理学》杂志6月29日报道，美国斯坦福大学材料科学与工程学副教授Aaron Lindenberg领导的研究团队，利用原子级金属层的相互滑动，开发了一种存储数据的方法。与硅芯片相比，新技术能够在更小的空间内存储更多的数据，并且能耗更低。这有望为非易失性存储技术提供重大升级。
目前，计算机主要采用硅基技术（如闪存芯片）实现非易失性存储。
Lindenberg等取得的突破得益于新发现的碲化钨材料，它能够形成极薄的金属层。研究人员将碲化钨层像扑克牌那样堆叠起来，并注入少量电流——每一个奇数层都产生了细微变化。这种偏移变化是永久性的，直到有另一股电流进入，原子叠层才会重新排列。Lindenberg说：“叠层的排列成为了一种编码信息的方式。它能够以0/1形式存储二进制数据。”
为了读取存储在移动原子层之间的信息，研究人员引入了量子特性“贝里曲率”。贝里曲率就像磁场一样，能够操纵材料中的电子，从而在不干扰叠层的情况下读取原子层的排列信息。
论文作者、博士后研究人员Jun Xiao表示，移动原子层消耗的能量非常少。因此，在新设备中“写入”0或1消耗的能量比现有非易失性存储器的能耗低得多。
此外，Lindenberg团队去年在《自然》杂志的论文显示，由于原子层的滑动速度非常快，数据存储速率是现有技术的百倍以上。
德州农工大学助理教授Xiaofeng Qian等为原型装置的设计提供了理论计算方面的帮助。研究人员观察到的实验结果与理论预测基本一致。进一步的计算结果使他们确信细化设计能够显著提高存储容量。这为基于超薄二维材料的强大非易失性存储器的制造奠定了基础。
研究人员已经为新技术申请了专利保护，并将进一步完善原型设备。他们还希望能找到其他性能更优越的二维材料。
Lindenberg补充说：“细微调整超薄层，就可能对其特性产生很大影响。我们可以充分利用这一点设计新的节能设备，并朝着可持续、智能化的目标迈进。”
原创编译：雷鑫宇 审稿：alone 责编：程建兰
期刊来源：《自然·物理学》，《自然》
期刊编号：1745-2473, 0028-0836
原文链接：https://phys.org/news/2020-06-team-d-materials-silicon-chips.html
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