อะไรต่อไป; บนกริดพลาสติกราคาถูก กิกะไบต์มากมาย

มันเป็นแค่วัสดุพลาสติกธรรมดาๆ ที่มักใช้เป็นสารเคลือบป้องกันไฟฟ้าสถิตย์เพื่อป้องกันไม่ให้ขนปุยเกาะติดกับหน้าจอคอมพิวเตอร์

แต่นักวิจัยได้สร้างคุณสมบัติของพลาสติกที่เรียกว่า Pedot ซึ่งเป็นพื้นฐานของหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์ราคาประหยัดรูปแบบใหม่ที่วันหนึ่งอาจจัดเก็บข้อมูลกิกะไบต์ไว้ในกล้อง เครื่องเล่นเพลงขนาดพกพา และโทรศัพท์มือถือ

อุปกรณ์หน่วยความจำที่สามารถจัดเก็บข้อมูลได้มากขึ้นในพื้นที่น้อยลงมีความสำคัญต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม พลาสติกได้รับความสนใจค่อนข้างน้อยเนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูล

ตอนนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและฮิวเล็ตต์-แพคการ์ดได้อธิบายหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์ที่มีพื้นฐานมาจากพลาสติก ซึ่งจะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าอย่างถาวรเมื่อกระแสสูงไหลผ่าน ในบทความล่าสุดในวารสาร Nature

หน่วยความจำใหม่อาจมีราคาถูกกว่าการผลิตไมโครเวเฟอร์ซิลิคอนในห้องคลีนรูมราคาแพง มันสามารถประดิษฐ์ขึ้นอย่างเรียบง่ายและราคาไม่แพง ตัวอย่างเช่น โดยการถ่ายโอนรูปแบบสำหรับหน่วยความจำอย่างต่อเนื่องจากทรงกระบอกไปยังวัสดุพิมพ์ มากที่สุดเท่าที่หนังสือพิมพ์จะพิมพ์บนแท่นพิมพ์

Warren Jackson นักฟิสิกส์จาก Hewlett-Packard Laboratories ใน Palo Alto รัฐแคลิฟอร์เนียกล่าวว่า 'เราสามารถจินตนาการได้ว่าการสร้างหน่วยความจำไม่ใช่ชิปซิลิกอนราคาแพง แต่ใช้วัสดุอินทรีย์ราคาไม่แพงซึ่งสามารถทำลวดลายในกระบวนการของแผ่นต่อเนื่องได้' ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้เขียนบทความ

หน่วยความจำซึ่งไม่สามารถเขียนใหม่ได้นั้นเรียกว่า WORM สำหรับการเขียนครั้งเดียวอ่านหลายครั้ง

Robert Sweet นักวิจัยอาวุโสของศูนย์วิจัย Palo Alto และผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตชิปกล่าวว่าการออกแบบใหม่นี้เป็นการพัฒนาที่มีแนวโน้มดี ''เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายของอุปกรณ์ จึงน่าจะผลิตได้ในราคาถูก' เขากล่าว ''และหน่วยความจำขนาดใหญ่ราคาถูกมักจะเป็นสิ่งที่ผู้คนให้ความสำคัญ''

Pedot ซึ่งย่อมาจาก polyethylenedioxythiophene ทำหน้าที่เหมือนกับฟิวส์ ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ โพลีเมอร์จะนำไฟฟ้า แต่ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงและวัสดุจะร้อนขึ้น ที่อุณหภูมิประมาณ 390 องศาฟาเรนไฮต์ มันจะไม่นำไฟฟ้าอย่างถาวร เหมือนฟิวส์ขาด

ในการสร้างอุปกรณ์หน่วยความจำ จะมีการวางตุ๊กตาพอลิเมอร์ไว้ที่จุดตัดกันทุกจุดบนชุดอิเล็กโทรดแบบกริด ในการ 'เขียน' ข้อมูล แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับกริด Sven Moller หัวหน้าผู้เขียนรายงานกล่าว โดยขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า

''ฟิวส์ขาดจะปิดกั้นกระแสไฟและสามารถอ่านค่าเป็นศูนย์ได้'' เขากล่าว ฟิวส์ที่ไม่ได้เป่าให้กระแสไหลผ่านและทำหน้าที่เป็นหนึ่งเดียว

Dr. Moller ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ของ Hewlett-Packard ใน Corvallis, Ore. ได้ค้นพบพฤติกรรมที่ผิดปกติของพอลิเมอร์เมื่อเขาเป็นนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตที่ห้องปฏิบัติการ Princeton ของ Stephen R. Forrest ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ดร.ฟอเรสต์ นำทีมวิจัยในปัจจุบัน

''โดยพื้นฐานแล้วคุณทำให้พอลิเมอร์ไม่นำไฟฟ้าโดยส่งกระแสไฟผ่านมันไปมาก'' ดร.ฟอเรสต์กล่าวถึงการออกแบบ ''จากนั้นคุณกลับไปอ่านด้วยกระแสน้ำเล็กน้อย ''

อุปกรณ์นี้เป็นเครื่องแรกที่ใช้สถาปัตยกรรมที่ผสมผสานองค์ประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์เข้าด้วยกัน 'นี่คืออุปกรณ์ไฮบริดที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ วางทับบนซิลิกอนไดโอดแบบฟิล์มบาง ซึ่งเป็นสารอนินทรีย์ เพื่อสร้างแอปพลิเคชั่นหน่วยความจำขนาดกะทัดรัด' เขากล่าว อุปกรณ์ส่วนใหญ่เป็นสารอนินทรีย์หรืออินทรีย์ล้วนๆ 'สิ่งนี้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของวัสดุทั้งสองนี้'' ดร. ฟอเรสต์กล่าว

อุปกรณ์นี้รวมพอลิเมอร์เข้ากับไดโอดซิลิกอนซึ่งวางอยู่บนพื้นผิวฟอยล์ที่ยืดหยุ่นได้ ไดโอด ซึ่งยอมให้กระแสไหลในทิศทางเดียวในแต่ละจุดตัดของอาร์เรย์อิเล็กโทรด ป้องกันกระแสรั่วไหลจากทางแยกหนึ่งไปยังอีกทางหนึ่ง ซึ่งอาจทำให้ข้อมูลเสียหายได้

หน่วยความจำมีศักยภาพในการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากในพื้นที่ขนาดเล็ก ''อุปกรณ์ทั้งหมดบางเฉียบ'' ดร. ฟอร์เรสต์กล่าว ''และเราสามารถซ้อนหน่วยเหล่านี้หลายๆ หน่วยเข้าด้วยกันและยังใช้ปริมาณเพียงเล็กน้อย'' เขาคาดว่าข้อมูลหนึ่งล้านบิต สามารถบีบเป็นตารางมิลลิเมตรของวัสดุได้

อุปกรณ์อาจมีแอพพลิเคชั่นคล้ายกับที่ใช้หน่วยความจำแฟลช Craig Perlov ผู้เขียนร่วมของบทความซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ที่ Hewlett-Packard Labs กล่าว ''เราสามารถจินตนาการถึงการถือแผนที่สำหรับ G.P.S. ในรถยนต์ สำหรับพกพาข้อมูลในโทรศัพท์มือถือหรือเครื่องเล่นเพลง สำหรับกล้องดิจิตอล หรือแอพพลิเคชั่นต่างๆ ที่คุณพกพาสิ่งของติดตัวไปด้วยหน่วยความจำที่ไม่เปราะบางและไม่ใช้กำลังมาก' เขากล่าว

ดร.โมลเลอร์กล่าวว่าเขาปฏิเสธเอกสารจำนวนมากระหว่างทางไปเมืองเปดอต ''ความแตกต่างระหว่าง 0 กับ 1 นั้นไม่ใหญ่พอ หรือวัสดุเสื่อมโทรมหรือช้าเกินไป'' เขากล่าว

เขารู้ว่า Pedot เปลี่ยนสีในบางโครงสร้าง ''ฉันรู้ว่าถ้าบางอย่างเปลี่ยนสี มันก็มักจะเปลี่ยนค่าการนำไฟฟ้าเช่นกัน'' เขากล่าว ดังนั้นเขาจึงลองใช้ชุดการทดสอบที่นำไปสู่สถาปัตยกรรมใหม่

หน่วยความจำยังคงมีทางยาวก่อนที่จะมีการผลิต กลุ่มอื่น ๆ ก็กำลังทำงานเพื่อรวมองค์ประกอบอินทรีย์เข้ากับหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์ Yang Yang ศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียลอสแองเจลิส ได้พัฒนาหน่วยความจำอินทรีย์ทั้งหมดที่ทำจากสารประกอบอินทรีย์และไดโอดอินทรีย์

''เทคโนโลยีนี้ได้รับอนุญาตจาก AMD ซึ่งเป็นบริษัทชิป'' ดร.หยางกล่าว ''หน่วยความจำของเราสามารถอ่านและเขียนได้มากกว่า 3 ล้านครั้ง'' เขากล่าวเสริม ซึ่งไม่เหมือนกับหน่วยความจำ Hewlett-Package ที่สามารถเขียนได้เพียงครั้งเดียว

สำหรับหมอแจ็คสัน นั่นไม่ใช่ข้อเสีย ''มีแอปพลิเคชั่นมากมายที่คุณไม่ต้องการลบออก เช่น รูปภาพครอบครัว'' เขากล่าว และหากหน่วยความจำแบบเขียนครั้งเดียวมีราคาถูกเพียงพอ เขาเสริมว่า อาจป้องกันไม่ให้แฮกเกอร์ลบข้อมูลเพื่อปกปิดขั้นตอนของพวกเขา ''ในกรณีเช่นนี้'' เขากล่าว ''หน่วยความจำที่ไม่สามารถลบได้มีข้อดีที่ชัดเจน''