Forskare från Texas A&M University rapporterar betydande framsteg i sin förståelse och kontroll av ett kameleontliknande material som kan vara nyckeln till nästa generations datorer som är ännu kraftfullare än dagens kiselbaserade maskiner.

Det befintliga paradigmet för kiselbaserad datoranvändning har gett oss en rad fantastiska teknologier, men ingenjörer börjar upptäcka kisels gränser. Som ett resultat, för att datavetenskap ska kunna fortsätta utvecklas är det viktigt att utforska alternativa material som kan möjliggöra olika sätt att göra beräkningar, enligt Dr Patrick J. Shamberger, biträdande professor vid institutionen för materialvetenskap och teknik. Vanadiumdioxid är ett exempel.

"Det är väldigt intressant, kameleontliknande material som enkelt kan växla mellan två olika faser, från att vara en isolator till att vara en ledare, när du värmer och kyler den eller lägger på en spänning, " sa Dr Sarbajit Banerjee, professor med gemensamma förordnanden vid institutionerna för kemi och materialvetenskap och teknik. "Och om du tänker på dessa två faser som analoga med en nolla och en en, du kan komma på några intressanta nya sätt att bearbeta information."

Banerjee och Shamberger är motsvarande författare till en artikel som beskriver deras arbete, som publicerades i januarinumret 2018 av Materialkemi .

"Innan vanadindioxid kan användas i datorer, vi måste bättre kontrollera dess övergång från isolator till ledare och tillbaka igen, " Sa Shamberger. I tidningen beskriver teamet att göra just det genom att lägga till volfram till materialet.

Bland annat, forskarna visade att volfram tillåter övergången att ske över två mycket olika vägar. Resultatet är att övergången från isolator till ledare sker enkelt och snabbt, medan övergången från ledare tillbaka till isolator är svårare.

"Tänk på det som att du kör från punkt A till punkt B och tillbaka igen. Går du dit tar du en motorväg, men när du kommer tillbaka är du på bakvägar, "Sa Banerjee.

Tillsatsen av volfram gör att vanadinoxiden kan växla snabbt i en riktning och mycket långsammare i den andra, fenomen som kan utnyttjas i framtida datorer.

"Det ger en extra "ratt" för att ställa in hur du går fram och tillbaka mellan de två tillstånden, " sa Erick J. Braham, en doktorand vid Texas A&M som var den första författaren på tidningen.

Teamet har också funnit att tillsatsen av volfram ger dem bättre kontroll, eller stämma, de olika temperaturerna där övergångarna sker.

Banerjee noterar arbetets tvärvetenskapliga karaktär, som involverade fyra grupper med expertis som sträcker sig från beräkningsmaterialvetenskap till elektronmikroskopi, har varit nyckeln.

"Vi har verkligen tittat på det här pusslet från olika håll för att försöka förstå exakt vad som händer, sa han. Det har varit väldigt spännande.