自旋电子学和纳米技术扩大USB记忆棒的容量

我们中的许多人想要进行文件传输，总是发现自己需要手头的USB设备，这满足了我们对文件传输的需求。

尽管USB设备是满足此类需求的可接受的解决方案，但我们中的许多人发现自己需要此设备具有更大的闪存容量，因为具有更大的存储容量，我们的文件可以通过USB传输。由于担心内存不足，因此可以在USB设备中插入新文件而不受限制。

Spintronica-nanotechnology-usb-memories-1

但是如今，具有更大内存的USB设备已经非常罕见，其中大多数的价格都超过了人们的经济承受能力。这就是为什么很大一部分人购买闪存容量相对较低的USB设备（内存，Mp3，Mp4）的原因，我们将谈论“ 512 Mb，1Gb，2Gb，4Gb，这是内存存储量最低的USB设备”

这使人们在使用USB时有很多限制，他们无法传输占用内存很大一部分的文件，因为这只会使用户只能放入存储容量较小的文件。这就是为什么大多数人总是期望具有更多内存的新USB设备出现的原因，但这些希望似乎遥不可及，因为当出现新USB设备时，它的价格是难以想象的高价。

IPOD是播放器中的最新趋势，其接口类似于MP4，其出色的播放能力着称，它的容量也比MP3和MP4大得多，后者可以达到160 Gb。这是IPOD CLASSIC，最多可播放40,000首歌曲，但正如预期的那样，其价格大约为10,000英镑。15,000美元，对于低收入人群来说是一笔不小的数目。

3.问题

USB设备的存储容量不足且价格低廉

4.调查对象

五金工程

5.具体研究领域

USB存储设备（mp3，mp4，ipod）的闪存

6.研究目的

基于“ Spintronic”技术，以比通常的低成本低得多的成本增加了闪存的容量。

7.假设

如果基于“ Spintronic”技术增加了闪存的容量并且以比通常的成本低的价格购买了闪存；这样就可以克服USB设备存储容量不足的问题，而且价格低廉。

8.最新技术

有大量研究解释了USB闪存容量的提高；许多作者提供了定义和内存模型。尽管这些模型仍难以插入市场，但它们对于本研究闪存的开发很重要。

这些定义涵盖的各个方面之一是可用于减少文件类型在USB闪存上占用的空间的不同技术。

Mac Word杂志（2007）提出了有关闪存的报告，为它们的发展提供了非常基本的定义。在此主要声明“闪存已成为BIOS芯片的基础，因为它们使用户可以轻松地对其进行更新。您只需从制造商的站点下载文件，然后运行实用程序即可清除内存内容并将新数据写入其中。可以擦除并写入芯片的某些选定区域，但是可以通过禁止访问来保护某些区域。

这些功能使闪存对于PDAS和数码相机等便携式设备具有吸引力，在这些设备中，用户可能希望更改某些区域而保留其他区域不变。其中一些设备安装了3.5英寸驱动器（通常是软盘驱动器）来移动存储，但是该机械设备很大，需要更多的功率（导致电池寿命缩短）并且容量有限。相反，SONY具有记忆棒，它速度更快，消耗更少，并且其存储容量可以增加到32MB（超过20张软盘）。

根据Mac Word（2007）的这些定义，Roche（2007）提出可以通过电子的移动来扩展闪存的容量，正如我们在USB存储器中保存一些文本时所知道的那样，该文件它包含带电子的电荷。

因此，Roche（2007）将创建并称为“ Spintronic”的新技术称为“利用电子运动以缩小其容量从而减轻其重量的技术”。

沃尔夫和特雷格（Wolf and Treger（2007））为我们提供了有关自旋电子学或电子自旋的非常重要的介绍，“它指的是研究基于专门使用自旋特性以具有更好动态特性的设备的电子产品的作用。在其流体中”。

但是，这样做的目的不是要减少文件的重量，而是要增加存储容量，这就是为什么在《科学》（2008年）杂志上发表了一篇文章的文章，其中提到了使用USB闪存技术制造USB闪存的原因。 “ Spintronic”，因为这项技术将提高闪存的速度。

也就是说，可以利用每个文件在某个存储位置产生的放电，以更快的方式读取和写入存储，从而提高该存储的速度，并降低能量消耗，从而降低存储速度。使用它，生产成本会更低，因为它只会更改一部分存储硬件，但功能更多。

2007年诺贝尔物理学奖的两个获得者Albert Fert和P.Grunberg提出了一种硬盘驱动器上的内存扩展模型，这些模型基于巨大的磁阻，也就是说，他们利用电荷提供的磁性来增加内存容量。

IBM CORPORATION日前宣布，它正在计划发明一种新型的计算存储器，该存储器可以将数据存储容量扩展到当前设备的100倍。“所谓的“跑道”存储器将使音乐播放器可以存储半百万首歌曲，或者视频设备可以存储多个小时的电影，并且一次充电即可运行数周。”

跑道存储器在纳米线的磁性区域之间将数据存储在称为畴壁的段中。该设备被称为跑道，因为在读取或记录数据时会在电缆或轨道周围加速数据。

畴壁可以通过一种利用电子旋转产生的弱磁场的机制来读取。开发这些领域所需的极少量电能使该内存产生的热量比当前设备少得多。

该设备的原型已在业界计划中，它具有一个读取头和一个巨型单元的存储存储器，例如磁阻技术（GMR），它由金属层之间的交替组成。

斯坦福大学的研究人员和Spintronic开发人员Sankar Das Sarma（2008）指出，当前的spintronic设备有两种不同的方法。首先，他们尝试通过开发具有更大电子数量的新材料（称为极化自旋）或通过对现有设备进行改进以提供磁致电阻技术来完善当前的GMR。过滤效果更好。

第二项工作更加激进，着重于寻找产生和使用自旋极化电流的新方法，即主动控制自旋动力学。目的是彻底研究半导体中的自旋输运，并寻找半导体可以用作自旋偏振器和自旋阀的方式，这就是为什么通过自旋旋转可以节省能量，因为一次自旋它可以完成许多工作。

这就是为什么Sankar Das Sarma（2008）认为自旋对于开发自旋电子学设备至关重要，但同时也告诉我们，如果不开发适合自旋电子学的方法，就无法进行这些设备的开发。这种方法是纳米技术。

斯坦福大学数字电子学教授Ross（2008）发表了一篇有关该主题的非常重要的文章，他解释说它对现代生活的影响仍然像是科幻小说中的故事。在原子水平上起作用的药物，能够执行复杂遗传分析的微芯片，产生取之不尽的能源，用微型机器人建造房屋，病虫害防治和分子规模的污染，只是与之相关的一些研究领域。纳米技术的使用，使知识能够在测压范围内（即逐个原子地）操纵物质。也就是说，该技术基于产品的创造，这些产品越来越小，但性能却是原始产品的100倍。这就是为什么纳米技术对于开发更大容量的USB设备至关重要的原因，因为该技术可用于闪存硬件的开发，以便具有更好的存储容量并在最佳尺寸和成本。

几年后，计算机将与今天大不相同。纳米技术领域的进步将使计算机停止使用硅作为系统来集成组成硅的晶体管，并开始处理所谓的量子力学，这将使它们使用原子级晶体管。

在2010年，晶体管或芯片的尺寸将达到与当前技术集成的极限，并且不再可以在硅区域中封装晶体管，那么将进入原子级或称为量子力学的领域。

随之而来的是另一种类型的计算，即量子计算，据Hogar Digital杂志称，“常规计算机通过将数据符号化为一系列的一和零（即称为位的二进制数字）来工作。产生的二进制代码通过晶体管，可以导通或导通以表示“ 1”或“ 0”的开关进行。

相反，量子计算机使用一种称为

“叠加”，其中大小无限小的物体（例如电子或原子）可以同时存在于两个或多个位置，或同时沿相反的方向旋转。这意味着使用重叠处理器构建的计算机可以使用量子比特（称为量子比特），这些量子比特可以同时处于打开和关闭状态。

有了所有这些概念，可以得出结论，该模型（不包括USB闪存）具有许多解释，这些解释仍基于新技术的实现，例如“ Spintronic”，“量子计算”，“纳米技术”。它们不是很多人所熟知的，但是对于这种类型的存储器的发展至关重要。

9.概念理论模型

当前，社会非常需要使用USB设备，这是文件传输的主要需求。尽管由于当今USB设备的存储容量低，目前这种传输的口径非常小，但人们仍然不会失去对拥有高效设备（即使用USB设备）的期望。非常高的存储容量，这在人们的经济范围之内。

USB设备的硬件基于许多高度复杂的组件（硅板，晶体管，集成电路等），这使其物理组成非常复杂和精确。

考虑到USB设备的架构及其在记录，读取和提供数据时的性能，可以提出一个上述过程的模型，以便能够进行相应的更改，从而为您提供另一幅全景图USB设备的存储容量。

前面提到的前两个图形是作为参考，以将USB设备连接到PC的逻辑过程是如何发生的。我们将提供一些指导方针，以对USB存储器的逻辑模型进行一些更改。

USB设备所包含的电路板和所有电子组件均经过智能放置，以更好地利用空间并更好地开发电路中的逻辑功能。这就是USB设备基于集成电路的原因，该集成电路借助硅（这些板的主要组件之一）和天然卤素化学元素使该元素对电荷产生反应。

这些电荷会对硅和整个电路产生影响，这些电荷会带来电子流，这些电子流会通过包含所有内存的总线并到达USB存储系统的轨道。因此，在系统的轨道上，它们带来了计算机的写入和读取信号，也就是说，它在这两个元素之间建立了通信。

眼

现在，此通信中包含域墙，域墙将用另一种语言来做称为信息捕获器或包含USB设备内部信息的硬件部分，应该强调的是，此信息可以到达到usb设备的域壁时，如果我们要称呼其他信息，则必须经过复杂的导管来承载此信息或电缆。

图12.通过总线传输信息

现在，如果我们了解了此过程，我们还可以了解在纳米技术和Spintronic的帮助下可以在此逻辑过程中进行的一些更改。将Roche（2007）的概念应用到Spintronic上，我们可以认识到这项技术对我们的记忆发展非常有益且非常重要。

借助Spintronic，我们可以利用由电荷发射的电子流，当电荷通过USB设备执行连接，写入和读取数据的过程时发生，也就是说，当我们对USB设备执行任何操作时，就会发射出电荷。电荷。它将产生电子流，该电子流通过总线连接到USB设备，该总线具有充当到达目的地的通道的功能，该总线是该设备的主存储器，该总线连接到USB设备。

但是，有了Spintronic，一切都会发生变化，因为这项技术会改变电子的流动，也就是说，首先，USB硬件必须受到Spintronic辐射（仅针对伪影产生），这会导致电子存储在这种记忆改变了他们的行为。电子的行为基于其自旋，因为正是这种自旋使它具有要携带的电荷。

自旋电子学主要基于此，自旋电子学是所有通过电子发展的过程的矩阵，因为自旋电子学不利用电子的电荷，而是利用其运动能力，这是电子学发展的关键。这个新的内存原型。因此，我们将当前USB设备的内存操作转向180度。

利用电子的运动，我们可以在读取和写入数据的过程中使USB设备更快，因为众所周知，当我们在USB存储器中保存或打开文件时，我们会产生电荷，并且当我们同时保存多个文件时或同时打开多个文档，我们会在内存中同时生成许多读写过程，这会在内存中产生冲突，但是使用Spintronic时，一切都会改变，因为它的速度可以乘以100。

利用电子的运动，我们将减少信息通道或总线的饱和度，而不会丢失信息，因为电子流是通过电缆到达内存的。这些电子在设备的内存中旋转，并在大量电子流聚集时位于内存中。

如果我们依靠电物理定律，则有一个数学公式可以告诉我们最多可以循环的电子的确切数量是多少。这个公式是COULOMB的

E = K _e。q ₁.q ₂

哪里

E =#个电子

q _1和 q _{2 =}电荷

K _e = 8.9875×10 ⁹库仑

利用这个公式，我们可以计算出精确的电子量，一旦电子循环，它们将被存储在内存中并在其中占据空间，因此，如果我们利用电子的运动而不是电荷，我们将在设备中存储更多信息USB。很显然，有了Spintronica，只有通过Spintronica辐射过程，我们才能使USB设备和硬盘具有更大的容量。

10.量子模型

从先前提出的存储器原型开始，并借助纳米技术，我们将解释用于USB设备的存储器原型如何工作。

如上所述，文件在USB存储器中占据的空间主要由其权重确定，但是该权重又是其产生的电荷的参考，因此，如果要概括一下，可以说文件或文档它的电荷占用USB设备的内存中的空间。

现在，用于该原型的逻辑模型主要基于纳米技术，从中我们可以挽救纳米线，这种纳米线的厚度比人的头发细100倍，可以在气态等离子体腔中制造。比钢强10至100倍，并且具有非常有趣的电特性，例如电荷传输或电子流，其效率比钢缆高出十倍。

石墨是这种纳米电缆中的一种半金属，它不仅可以产生电子对准剂，还可以产生电荷传导，也就是说，它根据电荷的顺序对其进行排序，这就是纳米电缆为何如此的原因。如此之细，它可以携带比普通电缆快100倍的电荷。应当注意的是，在执行Spintronica辐射时，这些纳米电缆必须已经植入USB设备中，因为如果不这样做，辐射将不会影响电缆中发现的电子。

在纳米电缆中充满电荷后，当进入USB设备的存储器时，会将自旋分配给参考电负载（00110011），以便使其位于设备的存储器中。

每次进入电子流时都会重复此过程，例如，如果我们要保存一个35 kb的文件，则此文档生成的电子流将在其正常电荷上携带额外的电荷，因此在那时我需要从该文件中获取内容，因此内存会根据负载对其进行定位，因为数据流不会是静态的，而是会通过上述内存轨道在内存中旋转。

以此我们可以肯定的是，如果电荷围绕USB设备的存储器旋转，我们将产生更多的空间，因为这些电荷将一直执行此操作，直到到达一定数量的电子为止。

我们将在下面举例说明这个数字：

如果我们的图像的权重为15.6 KB

该图像将具有两个电荷，这两个电荷将基于两个基本方面，即像素化和大小，这些电荷如下：

Q ₁ <Q ₂; 每当（图像权重> 0）满足方程式时

像素化的一般值为= 1.6 x 10 ⁴ e

尺寸的一般值为= 1.8 x 10 ⁴ e

回到我们的图像，我们将得到以下结论：如果我们应用公式来计算费用，我们将执行以下数学运算：

Q ₁ =（1.6 x 10 ⁴ e）（15.6kb）

Q ₁ = 24.96（Kb）（e）

Q ₂ =（1.8×10 ⁴ e）（15.6 Kb）

问

获得这些电荷后，我们将建立一般的库仑方程，以便当将图像保存到USB设备时能够帮助在图像中传输的电子流动。

E = Ke。q1.q2

1 Kb ² e = 1库仑

现在替换我们的数据，我们将获得以下结果E = 8.9875×10 ⁹ Coulomb x Eye：

1e = 1碳²

E = 7560.97524 X 10 ^9个电子

因此，在图像中，我们有7560.97524 x 10 ⁹ e 的电子流，该电子流通过纳米电缆进入内存，该纳米电缆通过石墨通过电荷分配此数量的电子，即正（+）和负（ -），它会进入内存以在其中循环，直到再次需要它们为止。应当注意，要使此电子流存储在内存中，它必须大于（1.8 x 10 ¹³⁵ e）的数字，该数字是库仑为电路中最大电子包确定的数字（Science 2008）。

即，当循环电子到达该数字时，它们将仅被存储在存储器中，通过逻辑推论，这将是非常有益的，因为它将使存储器的正常容量增加100倍。

借助该图形，我们将解释如何在USB设备的存储器中执行写入和读取过程，并将与Spintronica一起作为此类存储器必不可少的要点的电荷和纳米电缆作为参考。建议将其用于不同的硬件开发公司，以实施Spintronica和Nanotechnology，因为如本工作所述，它们对于创建非常高效的硬件非常重要。

使用Spintronica和纳米技术的一些技术中心是：

知识

		人口
国家	地点	如果不
美国	斯坦福	80％20％
日本	UT东京	90％10％
西班牙	马德里	70％30％

有关自旋电子学和纳米技术的主要技术知识（科学2008年）

从这张表可以看出，全球已有三大技术强国在Spintronic进行研究，并试图深化其发展以提高对社会有利的硬件质量。

11.制定研究标题

自变量=自旋电子学和纳米技术（X）

因变量= USB存储容量（Y）

X对Y的影响

“自旋电子学和纳米技术对USB存储容量扩展的影响”

12.任务，时间表和预算

差事	时间中的时间	费用（新太阳）
有问题的	12	240
问题	12	240
目的	10	200
具体领域	5	100
目的	6	120
假设	4	80
最先进的	25	500
概念理论模型	十五	300
量子模型	18	360
研究标题	3	60
总	110	2200

13.参考

Wolf.S和D. Treger。2007年。Spintronic：新千年的电子学新范例。IEEE Transactions on Magnetics 36：2748。

Serway.S和J. Beichner。2000. Physics：For Science and Engineering 2003年9月。Vol.20（9），第766-71页

Roche，K.，2007年。Spintronic将取消晶体管技术。从http://www.igooh.com.ar/Nota.aspx?IdNota=22009恢复1504-08。

阿尔伯特·菲特（Albert Fert）和格伦伯格（P.Grunberg）， 2008年。一种新的芯片将使MP3播放器的容量增加100 倍。取自http://www.sciencemag.org，网址为04-17-08。

PC Word Digital（2007）。闪存简介。检索自08 年4月25日的http://www.macworld.co.uk/news/main_news.cfm?NewsID=8521

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Parki，S.，2008年。磁电子学。取自http://translate.google.com/translate?hl=es&sl=en&u=http://newsservice.stanford.edu/news/2004/april28/spin-

428.html&sa = X&oi = translation&resnum = 10&ct = result&prev = / search％3Fq％3Ds pintronic％26start％3D10％26hl％3Des％26sa％3DN on 08/30/08

数字家庭。自旋和量子计算。取自http://www.20minutos.es/于08年4月30日

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查询者。2008年4月20日，赛马场，密度提高了100倍。取自http://www.theinquirer.es/2008/04/11/ibm_racetrack_100_veces_mas_de_densi dad_de_memoria.html，2008年5月4日

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