Wie droomt er niet van? Smartphones, mediaplayers en laptops die weken of zelfs maanden zonder oplader kunnen. Dat lijkt nu werkelijkheid te worden. Niet door een betere batterij, maar door een beter geheugen.
Elektrotechnici van de Universiteit van Illinois hebben een vorm van digitaal geheugen ontwikkeld met een ultralaag energiegebruik. Deze is sneller en gebruikt tot honderd keer minder energie dan de huidige geheugenvormen. De bevindingen werden op 11 maart online gepubliceerd in Science Express.
De onderzoekers baseerden hun ontwikkeling op een nieuw soort geheugen, phase-change-geheugen, dat het populaire flashgeheugen moet gaan vervangen. Waar flash bits opslaat als lading (een langzame methode die energie vreet), werkt phase-change met de weerstand van het phase-change-materiaal. Dat gaat sneller, maar het kost nog wel veel energie. De technici hebben het energieverbruik nu verminderd door zich op één factor te richten: grootte.
Zij keken naar de kleinste schaal – de nanoschaal – en ontwikkelden koolstof nanobuisjes met een diameter van slechts een paar nanometer; 10.000 maal kleiner dan een menselijke haar. Door phase-change-materiaal in een holte in het midden van de buis te plaatsen, werd het buisje een bit. De bit kan ‘aan’ en ‘uit’ worden gezet door middel van stroom.
Schematische weergave van vier phase-change-bits in verschillende aan/uit-toestanden. (Illustratie: Eric Pop/University of Illinois)
“Het energieverbruik staat in verband met het volume van de bit”, legt eerste auteur Feng Xiong uit. “Door gebruik te maken van contacten op nanoschaal, zijn we in staat om een veel lager energieverbruik te bereiken.” En het team is van plan nog veel verder te gaan. Hoewel de wetenschappers nu al hebben laten zien dat ze het energieverbruik met een factor honderd kunnen verminderen, is de verwachting dat ze nog minstens een factor tien (dus tot duizend) kunnen winnen.
De nieuwe technologie zou kunnen worden gebruikt in bestaande mobiele apparaten, wat de duur en het gewicht van de batterij enorm zou verbeteren. “Maar”, zo zegt onderzoeksleider Eric Pop, “we hebben het niet alleen over het lichter maken van onze broekzakken en handtasjes. Dit is belangrijk voor alles wat werkt op een batterij.”
Bronnen: University of Illinois via EurekAlert!, Science Express