Znajdź zawartość

Amerykańscy naukowcy dokonali ważnego kroku na drodze do opracowania wydajnych, wytrzymałych, nieulotnych pamięci RAM. Rozpowszechnienie się tanich kości tego typu pozwoliłoby np. na błyskawiczne uruchomienie komputera czy rezygnację z tradycyjnego dysku twardego, gdyż dane przechowywane byłyby w układach pamięci. Mowa tutaj o ferroelektrycznych pamięciach o swobodnym dostępie (FeRAM - Ferroelectric Random Access Memory). To nieulotne układy wykorzystujące materiał ferroelektryczny w roli kondensatora przechowującego dane. FeRAM posiadają zalety pamięci RAM i ROM. Zapewniają szybki dostęp do danych, dużą wytrzymałość, charakteryzują się niskim zapotrzebowaniem na energię elektryczną i przechowują dane po odłączeniu zasilania. W obecnie stosowanych układach FeRAM wykorzystuje się cyrkoniano-tytanian ołowiu (PZT). To drogi materiał, który zapewnia jedynie niewielką gęstość zapisu. Dlatego też FeRAM spotykamy przeważnie w wymagających mało energii i oferujących niewielką pojemność urządzeniach, które muszą charakteryzować się duża wytrzymałością, takich jak np. karty chipowe. Amerykańska Narodowa Fundacja Nauki sfinansowała prace grupy, którą kierował Darrell Schlom z Cornell University. W jej skład weszli m.in. naukowcy z NASA, Motoroli i Intela. Udało im się opracować nowy materiał ferroelektryczny dla układów FeRAM. Osiągnęli to poprzez naniesienie tytanianu strontu na krzem. Na razie specjaliści pokazali, że materiał ma właściwości ferroelektryczne i że można go wykorzystać do budowy układów pamięci. Sam Schlom przyznaje jednak, że pozostało jeszcze sporo do zrobienia.

Jacobo Santamaría Sánchez-Barriga i jego zespół z madryckiego Universidad Complutense, tak zmodyfikowali elektrolit wykorzystywany w ogniwach paliwowych ze stałym tlenkiem, że pracuje one w temperaturze o kilkaset stopni niższej niż dotychczas. To z kolei ułatwia stosowanie takiego rozwiązania. Standardowo ogniwa ze stałym tlenkiem pracują w temperaturach 600-1000 stopni Celsjusza. Najpowszechniej używanym w nich elektrolitem jest tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru. Do pracy wymaga jednak temperatur powyżej 700 stopni Celsjusza. Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem mogą być w przyszłości wartościowymi źródłami energii, jednak wysokie temperatury ich pracy czynią je bardzo drogimi i ograniczają zakres użycia. Dlatego też Eric Wachsman, dyrektor Florydzkiego Instytutu Energii Zrównoważonej Gospodarkii Energią, nazwał prace hiszpańskich naukowców gigantycznym udoskonaleniem tego typu ogniw. W ogniwach ze stałym tlenkiem do jednej z elektrod dostarczany jest tlen, do drugiej paliwo. Elektrolit umożliwia przepływ jonów tlenu do elektrody z paliwem. Jeśli np. paliwem jest wodór, to w efekcie powstaje woda i zostają uwolnione elektrony. Elektrolit wymusza na elektronach ruch do zewnętrznego obwodu elektrycznego, w którym powstaje energia. Po jakimś czasie elektrony trafiają z niego do elektrody z tlenem. Tam, wskutek ich działania, uwalniane są jony tlenu i cały cykl się powtarza. Problem w tym, że efektywność pracy elektrolitu, a dokładniej jego przewodność jonowa, zależy od temperatury. Santamaria zauważył, że można ją znacznie zwiększyć w niskich temperaturach, jeśli standardowy elektrolit zostanie poprzedzielany 10-nanometrowymi warstwami tytanianu strontu (SrTiO3). Okazało się, że takie rozwiązanie aż o 100 milionów razy zwiększa przewodność jonową elektrolitu w temperaturze pokojowej. Wachsman informuje, że ulepszone przez Hiszpanów ogniwa paliwowe nieprędko trafią na rynek. Przede wszystkim należy zweryfikować pomiary, a te jest bardzo trudno wykonać na materiałach o tak niewielkiej grubości jak wspomniana warstwa SrTiO3. Zastosowanie nowego elektrolitu też wymaga przeprojektowania ogniw paliwowych. W końcu, zmniejszenie temperatury elektrolitu wpłynie na pracę samych elektrod, a więc i one muszą zostać odpowiednio ulepszone.