جايگزين كردن سيليكون با مواد تغييردهنده فاز كه ميتوانند در يك ميلياردمثانيه به طور كامل ميان دو فاز ساختاري (يكي به صورت كريستالي و رسانا و ديگر به شيشهاي و نارسانا) با دو بار متفاوت الكتريكي تغيير وضعيت دهند، راهي است براي غلبه كردن بر اندازه و محدوديت سرعت پردازشگرهاي رايانهها و حافظههاي فعلي. مدلسازيهاي انجامشده از دستگاههاي مبتني بر مواد تغييردهنده فاز و آزمايش آنها نشان دادهاند كه عمليات پردازش منطقي ميتواند از طريق استفاده از تركيب پالسهاي ولتاژي بسيار كوتاه در سلولهاي غير سيال حافظه اجرا شود كه اين امر با دستگاههاي ساختهشده از سيليكون ممكن نيست. در اين دستگاههاي جديد عملياتهاي منطق و ذخيره اطلاعات برخلاف رايانههاي سيليكون- بنياد در يك محل صورت ميگيرد. مواد جديد در نهايت ما را قادر به ساخت رايانههايي خواهند كرد كه با سرعتي بين 500 تا 1000 برابر سريعتر از متوسط سرعت پردازش لپتاپهاي فعلي اقدام به پردازش اطلاعات كنند و اين كار را با صرف انرژي كمتري انجام دهند.
پردازشگرهايي كه توسط دانشگاههاي كمبريج و دانشگاه فناوري سنگاپور طراحي شدهاند، نوعي از مواد تغييردهنده فاز هستند كه اساس ساخت آنها بر شيشه كالكوژنايد استوار است. اين نوع شيشهها ميتوانند با بهرهگيري از پالس ولتاژي مناسب در زمان كوتاهي به اندازه نصف يك نانو ثانيه ذوب شده و دوباره كريستاليزه شوند.
عناصر كالكوژنايد همان عناصر گروه 16 جدول تناوبي شامل اكسيژن، گوگرد، سلنيم، تلوريوم و پولونيوم ميباشند. در ساخت شيشه كالكوژنايد يك يا چند عنصر كالكوژنايد (غير از اكسيژن و همچنين پولونيوم) است. در واقع شيشههاي ساخته شده از سه گوگرد، سلنيم و تلوريوم جزو جامدهاي شبكهاي هستند، يعني اينكه تمام زمينه شيشه مانند يك مولكول بسيار بزرگ عمل كرده و مولكول منحصربهفردي وجود ندارد. در بيشتر رايانهها موبايلها و تبلتها مسئول اجراي محاسبات پردازشگرهاي سيليكوني هستند. حافظههاي حالت جامد هم كه نتايج چنين محاسباتي را ذخيره ميكنند، سيليكون - بنياد هستند. پروفسور استيفن البون از گروه شيمي دانشگاه كمبريج كه مديريت اين تحقيق را به عهده داشته است، ميگويد: همچنان كه تقاضا براي رايانههاي سريعتر افزايش مييابد، ما هم در حال رسيدن به مرز محدوديتهاي تواناييهاي سيليكون هستيم.
روش اوليه افزايش قدرت رايانه اين بود كه تعداد دستگاههاي پردازشگر آنها را افزايش دهيم كه اين به نوبه خود دربرگيرنده كاهش اندازه دستگاهها ميشد. در عمل محدوديتهاي فيزيكي در معماري دستگاههاي فعلي وجود دارد كه معنا اين است كه اين روش افزايش قدرت رايانه به سرعت در حال غيرممكن شدن است.
در حال حاضر اندازه كوچكترين دستگاههاي پردازشگر و ذخيره اطلاعات كه سيليكون- بنياد هستند، 20 نانومتر است كه تقريباً 4 هزار بار نازكتر از موي انسان بوده و ساختاري لايهلايه دارند. بر اساس روش اوليه افزايش قدرت رايانه دستگاههاي ساختهشده آنقدر نازكتر است كه تعدادي كه روي يك چيپ جا ميشوند افزايش يابد كه در نهايت شكاف ميان لايهها آنقدر كوچك ميشود كه الكترونها كه بايد در بخش خاص از فلش حافظه غيرسيال ذخيره شود، قادر خواهند بود از دستگاه حافظه بيرون بزنند كه اين منجر به از دست رفتن اطلاعات ميشود. مواد تغييردهنده فاز ميتوانند بر اين محدوديت مقياس فائق آيند زيرا در آزمايشها نشان دادهاند كه ميتوانند در اندازه زير دونانومتر عمل كنند. مواد تغييردهنده فاز كه براي اولين بار در سال 1960 به كار گرفته شده در دستگاه ذخيره اطلاعات نوري مانند DVDهاي با قابليت رايت مجدد به كار گرفته ميشدند و امروزه اين مواد در حال به كار گرفته شدن از دستگاههاي ذخيره اطلاعاتي الكترونيكي بوده و در ساخت برخي از تلفنهاي هوشمند در حال جايگزين شدن با فلش مموريهاي سيليكون- بنياد هستند.
