Une découverte qui va révolutionner les méthodes de stockage

Une équipe dirigée par des ingénieurs de l’Université John Hopkins ont découvert certaines propriétés jusqu’alors inconnues d’un matériau à mémoire commune, ouvrant la voie au développement de nouvelles formes de supports qui conserveront les données plus longtemps, enregistreront de manière plus rapide et permettront des capacités beaucoup plus grandes que les actuels médias de stockage de données.

Les travaux ont été reportés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

La recherche a porté sur un alliage de mémoire à changement de phase peu coûteux composé de germanium, d’antimoine et de tellure, appelé TPS. Le matériau est déjà utilisé dans les médias réinscriptibles optiques, comme les CD-RW et DVD-RW. Mais en utilisant des outils diamantés pour faire pression sur les matériaux, l’équipe a découvert de nouvelles caractéristiques des résistances électriques qui pourraient rendre le procédé TPS encore plus utile pour les industries de l’informatique et l’électronique.

« Cette mémoire à changement de phase est plus stable que le matériau utilisé dans les lecteurs flash actuels. Elle fonctionne 100 fois plus rapidement et permet des millions de réinscriptions », a déclaré l’auteur principal de l’étude Ming Xu, étudiant-doctorant au Département de Science des Matériaux et Ingénierie de la Johns Hopkins’ Whiting School of Engineering. « Dans cinq ans environ, Cela pourrait être utilisé pour remplacer les disques durs des ordinateurs et leur donner plus de mémoire ».

Le TPS est appelé matériau à changement de phase, car lorsqu’il est exposé à la chaleur, les zones passent d’un état amorphe, dans laquelle les atomes n’ont pas un arrangement ordonné, à un état cristallin, dans lequel les atomes sont soigneusement alignés. Dans son état amorphe, le TPS est plus résistant au courant électrique. Dans son état cristallin, il est moins résistant. Les deux phases réfléchissent également la lumière de façon différente, permettant à la surface d’un DVD d’être lu par un minuscule laser. Les deux états représentent les uns et les zéros, qui sont les langages binaires des ordinateurs.

Bien que ce matériau à changement de phase ait été utilisé pendant au moins deux décennies, les mécanismes précis de ce commutateur d’un état à un autre sont restés un mystère, car leurs deux états changent avec une échelle de l’ordre de la nanoseconde, lorsque le matériau est chauffé.

Pour résoudre ce mystère, Xu et son équipe ont utilisé une autre méthode pour déclencher le changement le plus progressivement. Les chercheurs se sont servi deux pointes de diamants pour comprimer la matière. Ils ont utilisé un procédé appelé diffraction des rayons X, ainsi qu’une simulation par ordinateur pour archiver ce qui se passait sur la matière au niveau atomique. Les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient « régler » la résistance électrique du matériau au cours du temps, lors de ses changements de formes – cristallines ou amorphes.

« Au lieu d’aller du noir au blanc, c’est comme trouver des nuances de gris entre les deux », a déclaré le conseiller de doctorant Xu, En Ma, professeur en science et ingénierie des matériaux, et co-auteur de l’article de PNAS. « En ayant un large éventail de résistances, vous pouvez avoir un contrôle beaucoup plus strict. Si vous avez plusieurs états, vous pouvez stocker une plus grande quantité de données ».

Les autres co-auteurs du papier sont : Y. Q. Cheng de l’Université de Johns Hopkins et du Laboratoire National Oak Ridge dans le Tennessee ; L. Wang de l’Institution de Carnegie de Washington à Argonne, et de l’Université Jilin en Chine ; H. W. Sheng de l’Université George Mason à Fairfax ; Y. Meng et W. G. Wang de l’Institution de Carnegie à Washington ; et X. D. Han de l’Université de Beijing des technologies en Chine.

Citations de l’Université de John Hopkins
Ressources PNAS
Crédit image : avec l’aimable autorisation de Phil Sneiderman