Sen o silnej, tenkej a ľahkej batérii by sa však konečne mohol stať realitou. Vedci z Univerzity v Illinois vyhlásili, že sa im podarilo vyvinúť digitálnu pamäť, ktorá je rýchlejšia ako súčasné a spotrebuje stonásobne menej energie. Mohlo by to výrazne predĺžiť čas medzi nabíjaním.
„Myslím si, že každý, kto denne zápasí s pripájaním prenosnej elektroniky do zástrčiek, sníva o mobiloch a prenosných počítačoch, ktoré stačí dobíjať len raz za mesiac či dva,“ hovorí profesor počítačového inžinierstva Eric Pop, ktorý predstavil nový typ digitálnej pamäte v prestížnom vedeckom žurnále Science.
Tenučké, ale stabilné
Pop spolu s kolegami sa pri vývoji nových čipov sústredil na jednoduchú, ale kľúčovú vec: veľkosť. Namiesto tradičných kovových vlákien použil uhlíkové nanotrubice. Ich priemer je desaťtisícnásobne menší ako priemer ľudského vlasu. Vďaka tomu potrebuje takýto čip na uloženie jedného bitu informácie stokrát menší elektrický náboj ako súčasné PCM pamäte.
„Spotreba energie súvisí s objemom jedného bitu pamäte. Použitím nanokontaktov sa nám podarilo spotrebu výrazne znížiť,“ vysvetľuje prvý autor štúdie a Popov študent Feng Xiong. Na vytvorenie bitu výskumníci vložili malé množstvo materiálu PCM do nanomedzery v strede uhlíkovej nanotrubice. Takto dokážu prepínať medzi stavom zapnuté/vypnuté (resp. 0 a 1) pomocou oveľa slabšieho elektrického prúdu.
Uhlíkové nanotrubice sú v súčasnosti najmenšie známe elektrické vodiče. Ich prednosťou je aj vysoká stabilita a na rozdiel od kovov nepodliehajú postupnej degradácii. Navyše, na rozdiel od súčasných pamäťových čipov sú nanotrubice imúnne proti magnetickým poliam, ktoré dokážu vymazať informácie uložené v pamäti, ako aj pamäťovú jednotku samotnú.
Chôdzou k zdraviu batérie
Nižšia spotreba energie v pamäťových čipoch pomôže výrazne zvýšiť výdrž batérií. V súčasnosti smartfóny spotrebúvajú zhruba jeden watt energie a notebooky asi 25 wattov. Časť tejto energie využíva displej, ale čoraz viac energie sa minie práve v pamäti. „Vždy, keď máte spustenú aplikáciu, ukladáte MP3 alebo streamujete video, tak vybíjate batériu,“ hovorí spoluautor štúdie Albert Liao. „Tým, ako ľudia využívajú telefón čoraz viac na výpočty a menej na telefonovanie, stúpa význam spotreby energie digitálnou pamäťou,“ dodal.
Pop verí, že spolu s vývojom technológií displejov a použitím nanotrubicových pamätí výdrž batérií výrazne vzrastie. Podľa neho by sa dalo dostať až do bodu, keď by dobíjanie už vôbec nebolo potrebné. Mobily by bežali len na zbieraní a využívaní vlastnej termálnej energie (mobily a počítače produkujú teplo), mechanickej energie (mobil by sa dobíjal natriasaním počas chôdze vo vrecku či kabelke), alebo využívaní solárnej energie (použitím pokročilých displejov schopných premieňať svetlo na elektrinu).
Energeticky superúsporné batérie však nepotešia len spotrebiteľov. Nižšia spotreba elektriny pomôže aj technológiám umiestneným na satelitoch alebo telekomunikačným zariadeniam. Takisto by výrazne klesli náklady na archiváciu dát a výpočtovú silu. Spotreba elektriny tvorí významnú časť prevádzkových nákladov superpočítačov, ktoré by sa vďaka použitiu nanotrubicových čipov mohli stať finančne dostupnejšie i výkonnejšie.
Ďalšie možnosti
Zatiaľ nie je isté, kedy sa nové pamäte dostanú do produktov pre koncových zákazníkov. Pamäť vytvorená vedcami z Univerzity v Illinois má zatiaľ len niekoľko sto bitov. V súčasnosti však vedci pracujú na jej rozšírení a vývoji inteligentnejšieho programovania fyzického PCM bitu, ktorý chcú naprogramovať na dva dátové bity. Vznikla by tak multibitová pamäť. Nekončia ani s ďalším znižovaním spotreby energie. Pop vyhlásil, že už teraz vidí priestor na zníženie spotreby energie o ďalší desaťnásobok.