פיזיקאים גילו מבנה חדש בקרסטלים שיאפשר זיכרון אופטי עמיד במיוחד

חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים, בשיתוף פעולה עם עמיתים, גילו מבנה "ארוג" חדש בתוך קריסטל, שעשוי לאפשר יצירת זיכרון אופטי עמיד במיוחד. זיכרון, בין אם אלקטרוני או אופטי, מאחסן מידע בתאים נפרדים וקטנים. בקריסטלים מסוג סגנטואלקטריק, בהם מטענים חשמליים מסתדרים בכיוון אחד, תא כזה הוא אזור בעל אוריינטציה מסוימת של מטענים. גישה זו יעילה וחסכונית, אך חולשתה היא הפגיעות של כל תא בנפרד, כאשר פגם בקריסטל עלול למחוק את המידע.

החוקרים זיהו קריסטל שקוף (טנטלום-ניאובט אשלגן-ליתיום) שבו נוצר סדר חדש שלא נצפה קודם לכן. בעת קירור איטי של הקריסטל לטמפרטורה מעט מתחת לטמפרטורת החדר, האזורים המאחסנים מידע מתפתלים לרשת תלת-ממדית. "חוטים" אלו עוברים לסירוגין מעל ומתחת לאזורים סמוכים, בדומה לאריגה. תופעה זו מעולם לא נצפתה קודם לכן בקריסטלים מוצקים.

את הקריסטלים גידל ד"ר אהרון אגרנט מהאוניברסיטה העברית, והם יועדו במקור למתגים אופטיים. המבנה הארוג, כפי שפורסם בכתב העת Light: Science & Applications, יציב במיוחד בזכות האריגה, המגנה על הגבולות הטעונים בין אזורי המידע. הפרעות אקראיות אינן יכולות לפרק את התבנית, אך ניתן להשפיע עליה באופן מכוון. שימוש בלייזר ירוק ממוקד מאפשר "לפרום" את האריגה באופן מקומי, מבלי לפגוע בשאר הקריסטל. חימום וקירור מחדש משחזרים את האריגה, אך בכל פעם בתבנית חדשה.

קריסטלים אלו יכולים לשמש בסיס לזיכרון פוטוני מסוג חדש, בו המידע מאוחסן בתבנית האריגה הכוללת ולא בתאים נפרדים. מבנה זה מוגן מפני רעשים ופגמים, וניתן לקריאה וכתיבה מחדש באמצעות אור. זיכרון כזה מתאים במיוחד לחישובים אופטיים ומערכות נוירומורפיות, המחקים את פעולת המוח. החוקרים ציינו כי זו הפעם הראשונה שהודגם כיצד מבנה ארוג נוצר באופן ספונטני בתוך קריסטל מוצק, והוסיפו כי "הטבע לעיתים ממציא דברים יצירתיים יותר מהתיאוריות שלנו". הם משערים כי מבנים דומים עשויים להימצא גם בקריסטלים נוזליים ומוליכי-על, אך יש צורך במחקר נוסף לאיתורם.