中國(guó)突破性材料！或?qū)崿F(xiàn)永久存儲(chǔ)芯片！

中國(guó)研究人員近日宣布，他們成功開發(fā)了一種新型材料，能夠生產(chǎn)出近乎無(wú)限壽命的記憶存儲(chǔ)芯片。這一突破性發(fā)現(xiàn)基于一種新型鐵電材料，為降低數(shù)據(jù)中心、深?？碧胶秃娇蘸教旃I(yè)的成本提供了新的可能性。

鐵電材料因其低功耗、無(wú)損讀取和快速寫入的特性，已成為制造存儲(chǔ)芯片的理想選擇。在當(dāng)前中美科技競(jìng)爭(zhēng)的背景下，這種材料對(duì)人工智能和其他高科技領(lǐng)域尤為重要。然而，傳統(tǒng)的鐵電材料，如鋯鈦酸鉛(PZT)，在使用過(guò)程中容易發(fā)生所謂的“鐵電疲勞”，導(dǎo)致性能下降和最終失效。對(duì)此，中國(guó)團(tuán)隊(duì)通過(guò)改進(jìn)材料結(jié)構(gòu)，成功解決了這一問(wèn)題。

中國(guó)科學(xué)院研究所的副教授、該研究的第一作者解釋說(shuō)：“當(dāng)電荷在存儲(chǔ)和讀取過(guò)程中流動(dòng)時(shí)，缺陷會(huì)移動(dòng)和積累，最終阻礙極化過(guò)程并導(dǎo)致設(shè)備故障。”他將這一現(xiàn)象比作“海浪在海里聚集小石頭，逐漸形成一個(gè)阻擋海浪流動(dòng)的大礁石”。為了解決這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)采用了一種層狀構(gòu)造的鐵電材料。

利用人工智能輔助的原子級(jí)模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)置于電場(chǎng)下時(shí)，二維滑動(dòng)鐵電材料在電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程中會(huì)整體移動(dòng)，從而防止帶電缺陷的移動(dòng)和積累，避免疲勞。研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種納米厚的二維層狀材料，稱為3R-MoS2。這種材料的厚度約為人類頭發(fā)直徑的十萬(wàn)分之一。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，3R-MoS2在數(shù)百萬(wàn)次讀寫后表現(xiàn)出零性能下降，這意味著由這種新的二維滑動(dòng)鐵電材料制成的存儲(chǔ)設(shè)備沒(méi)有讀寫限制。相比之下，傳統(tǒng)的離子型鐵電材料如PZT，雖然可以支持成千上萬(wàn)次讀寫循環(huán)，但仍存在耐久性問(wèn)題。

由于沒(méi)有讀寫限制，這種新材料制成的存儲(chǔ)芯片將極其耐用，非常適合在極端環(huán)境中使用，比如航空航天和深海探測(cè)。隨著這一技術(shù)的成熟，未來(lái)存儲(chǔ)服務(wù)器和大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本有望大幅降低。

這一研究不僅標(biāo)志著存儲(chǔ)技術(shù)的一次重大飛躍，也可能對(duì)中美科技競(jìng)爭(zhēng)格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。未來(lái)，中國(guó)在人工智能及相關(guān)高科技領(lǐng)域的自主研發(fā)能力有望進(jìn)一步提升，為全球科技創(chuàng)新注入新的動(dòng)力。