Fotografia di un banco di memoria WORM stampato con 26 bit, con un'immagine al microscopio ottico della disposizione dei bit a destra. La dimensione del bit è di circa 200 x 300 micrometri. Credito immagine:Leppäniemi, et al. ©2012 IOP Publishing Ltd
(Phys.org) -- Nel tentativo di ridurre il costo della realizzazione di dispositivi di memoria flessibili write-o-read-many (WORM), un team di ricercatori finlandesi ha sviluppato un processo di fabbricazione in grado di stampare in massa migliaia di questi ricordi su un substrato flessibile. Poiché non possono essere riscritti, Le memorie WORM sono particolarmente utili per applicazioni a prova di manomissione, come il voto elettronico e l'archiviazione delle cartelle cliniche.
I ricercatori, Jaakko Leppäniemi, Tomi Mattila, Terho Kololuoma, Mika Suhonen, e Ari Alastalo al VTT Technical Research Centre of Finland, hanno pubblicato il loro articolo sul processo di stampa con memoria WORM in un recente numero di Nanotecnologia .
La memoria WORM è una memoria resistiva in cui i dati vengono scritti utilizzando uno stato "0" ad alta resistenza e uno stato "1" a bassa resistenza. La lettura può essere eseguita con un dispositivo che misura le diverse resistenze per contatto fisico o capacitativamente scorrendo la memoria senza entrare in contatto.
Per realizzare una memoria WORM resistiva, i ricercatori hanno preparato pezzi da una miscela di nanopaste d'argento che combina i vantaggi di due diversi inchiostri commerciali di Advanced Nano Products Ltd. Uno degli inchiostri, chiamato DGP, ha il vantaggio di essere scrivibile con moderata potenza elettrica, ma ha lo svantaggio dell'instabilità a causa della perdita di resistenza dello stato "0" ad alta resistenza. Il secondo inchiostro, chiamato DGH, ha proprietà opposte:richiede un'elevata potenza elettrica per la scrittura ma ha una migliore stabilità a lungo termine. Sebbene nessuno dei due inchiostri sia di per sé ottimale per creare bit di memoria, i ricercatori hanno scoperto che la loro combinazione offre il meglio di entrambi i mondi:moderata potenza elettrica per la scrittura e buona stabilità a lungo termine.
(a) Illustrazione del processo di stampa roll-to-roll. Dopo la stampa, il rotolo contenente i banchi di memoria WORM viene inserito in una fustellatrice, e alcuni dei banchi di memoria WORM tagliati sono laminati. (b) la linea di stampa roll-to-roll di VTT "ROKO". Credito immagine:Leppäniemi, et al. ©2012 IOP Publishing Ltd
Quando combinato, i due inchiostri formano una rete auto-organizzata, che consente ai ricercatori di regolare la conduttività iniziale e la resistenza allo stato "0" dei bit. I ricercatori potrebbero controllare la resistenza controllando quanto sono sinterizzate e ravvicinate le nanoparticelle:la resistenza è alta quando le particelle non sono sinterizzate e ben separate, ma diminuisce quando le particelle si intersecano e si fondono. Per controllare la distanza interparticellare, i ricercatori hanno impiegato nanoparticelle incapsulate con ligandi per prevenire l'agglomerazione e creare lo stato "0" ad alta resistenza. Per diminuire la resistenza, e quindi passare dallo stato "0" allo stato "1", i ricercatori hanno rimosso l'incapsulamento riscaldando con corrente elettrica. Il calore scioglie il ligando, che consente alle particelle non incapsulate di fondersi e sinterizzare, dove ottengono una maggiore conduttività e una minore resistenza.
In questo modo, la tecnica permette di modificare selettivamente ed irreversibilmente la resistenza dei bit, abilitando una funzione di memoria WORM. Come hanno spiegato gli scienziati, una tale memoria ha importanti vantaggi per l'uso nel mondo reale.
“Il vantaggio della memoria risiede nella processabilità, ” ha detto Leppäniemi Phys.org . “Le memorie possono essere stampate con metodi ad alta produttività e le proprietà dei bit possono essere personalizzate modificando la composizione dell'inchiostro dei bit. Anche, la memoria resistiva fornisce semplici, lettura non distruttiva se confrontata, Per esempio, alle memorie ferroelettriche ad accesso casuale stampabili”.
(a) Una scheda del questionario con un banco di memoria WORM a 12 bit stampato, batteria flessibile, e LED. (b) Stampa roll-to-roll dei banchi di memoria WORM per la carta con la linea di stampa “ROKO” di VTT. (c) Presinterizzazione del banco di memoria WORM e dispositivo di lettura. Credito immagine:Leppäniemi, et al. ©2012 IOP Publishing Ltd
In termini di stabilità, i ricercatori hanno osservato l'inizio di un lento declino della resistenza dopo essere stati conservati per quattro mesi al buio con un essiccante a condizioni ambientali. Il declino è dovuto allo stato "0" meno stabile a causa dell'autosinterizzazione, che ne diminuiva la resistenza. Però, anche dopo i 19 mesi di monitoraggio, i ricercatori hanno descritto i bit come il mantenimento di una buona stabilità dello stato "0". In contrasto, se esposto a una temperatura elevata di 85 °C (185 °F) e un'elevata umidità relativa dell'85%, la resistenza subì un rapido calo in meno di tre ore.
Per dimostrare una semplice applicazione della memoria WORM, i ricercatori, insieme a Stora Enso Oyj, fabbricato 1, 000 schede del questionario elettrico per la conferenza Printed Electronics Europe 2011 che i partecipanti hanno utilizzato per votare il miglior stand alla conferenza. Una batteria stampata flessibile ha fornito la piccola tensione di scrittura (meno di 10 volt), e un LED all'interno della scheda indicava la corretta pressione di un pulsante. Le schede questionario rappresentano solo un possibile utilizzo della memoria WORM, che i ricercatori sperano di migliorare ulteriormente in futuro.
"L'obiettivo è fornire una logica di indirizzamento della memoria stampata e raggiungere quantità di bit più elevate, ” ha detto Leppäniemi. “Inoltre, il miglioramento della stabilità a lungo termine tramite un adeguato incapsulamento richiede ulteriore attenzione”.
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