厚度仅三个原子，新金属芯片能提高存储速度百倍

研究人员将数据编码到二维材料。 图片来源：《自然·物理学》网站

科技日报记者 张梦然

更快、更密集的数据存储革命即将来临了吗？据英国《自然·物理学》杂志近日发表的一项研究，一个美国联合研究团队利用层状二碲化钨制成了二维（2D）金属芯片，其厚度仅三个原子！在更节能的同时，储存速度提高了100倍之多，为开发下一代数据存储材料奠定了基础。

当今世界所产生的数据比以往任何时候都多，然而我们当前的存储系统已接近大小和密度的极限，因此迫切需要相关技术革命。科学家正在研究数据的其他保存形式，包括存储在激光蚀刻的载玻片、冰冷分子、单个氢原子、全息胶片甚至DNA上。

在这次的新研究中，美国斯坦福大学、加州大学伯克利分校和德克萨斯A＆M大学的研究人员尝试了另一种方法，他们研发的新系统由二碲化钨金属组成，排列成一堆超薄层，每层仅有3个原子厚。其可代替硅芯片存储数据，且比硅芯片更密集、更小、更快，也更节能。

研究人员对二碲化钨薄层结构施加微小电流，使其奇数层相对于偶数层发生稳定的偏移，并利用奇偶层的排列来存储二进制数据。数据写入后，他们再通过一种称为贝利曲率的量子特性，在不干扰排列的情况下读取数据。

团队表示，与现有的基于硅的数据存储系统相比，新系统具有巨大优势——它可以将更多的数据填充到极小的物理空间中，并且非常节能。此外，其偏移发生得如此之快，以至于数据写入速度可以比现有技术快100倍。

目前，团队已为该设计申请了专利。他们还在研究下一步改进的方法，例如寻找除二碲化钨之外的其他2D材料。研究人员表示，对超薄层进行非常小的调整，就会对它的功能特性产生很大的影响，而人们可以利用这一知识来设计新型节能设备，以实现可持续发展和更智慧的未来存储方式。

总编辑圈点：

我们的数据存储方式，早已从磁带、软盘和CD等介质，进化到了能够在无数微型晶体管中保存数据的精密半导体芯片，而且其容量可以呈指数级增长。这是一个壮举。但时至今日，硅基芯片的能力仍告不足——人类数据爆炸式增长的同时，还要对动态数据快速地利用、分析，不断增加的需求给存储方式不断带来新的压力。这一状态无疑将推动存储方式持续变革，究竟谁会在这一次的革新中发挥最重要的作用？有人说是DNA，也有人说是单原子。全球都在注视着，这些候选者中哪个技术最先成熟，或哪个能率先投入市场应用。