EPFL-forskare har upptäckt att vanadindioxid (VO₂ ), en förening som används inom elektronik, är kapabel att "minna" hela historien om tidigare yttre stimuli. Detta är det första materialet som har identifierats som besitter denna egenskap, även om det kan finnas andra.

Mohammad Samizadeh Nikoo, en Ph.D. student vid EPFL:s Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab), gjorde en tillfällig upptäckt under sin forskning om fasövergångar i vanadindioxid (VO₂ ). VO₂ har en isolerande fas när den är avslappnad i rumstemperatur, och genomgår en brant isolator-till-metall-övergång vid 68 °C, där dess gallerstruktur förändras. Klassiskt, VO₂ uppvisar ett flyktigt minne:"materialet återgår till det isolerande tillståndet direkt efter att exciteringen tagits bort", säger Samizadeh Nikoo. För sin avhandling satte han sig för att ta reda på hur lång tid det tar för VO₂ att övergå från ett tillstånd till ett annat. Men hans forskning ledde honom in på en annan väg:efter att ha gjort hundratals mätningar, observerade han en minneseffekt i materialets struktur.

En oväntad upptäckt

I sina experiment applicerade Samizadeh Nikoo en elektrisk ström på ett prov av VO₂ . "Strömmen rörde sig över materialet och följde en väg tills den gick ut på andra sidan", förklarar han. När strömmen värmde upp provet orsakade det VO₂ att ändra tillstånd. Och när strömmen väl hade passerat återgick materialet till sitt ursprungliga tillstånd.

Samizadeh Nikoo applicerade sedan en andra strömpuls på materialet och såg att tiden det tog att ändra tillstånd var direkt kopplad till materialets historia. "VO₂ verkade "komma ihåg" den första fasövergången och förutse nästa", förklarar Prof. Elison Matioli, som leder POWERlab. "Vi förväntade oss inte att se den här typen av minneseffekt, och det har ingenting att göra med elektroniska tillstånd men snarare med materialets fysiska struktur. Det är en ny upptäckt:inget annat material beter sig på detta sätt."

Ett minne på upp till tre timmar

Forskarna fortsatte med att hitta att VO₂ kan komma ihåg sin senaste yttre stimulans i upp till tre timmar. "Minneseffekten kan faktiskt kvarstå i flera dagar, men vi har för närvarande inte de instrument som behövs för att mäta det", säger Matioli.

Forskargruppens upptäckt är viktig eftersom minneseffekten de observerade är en medfödd egenskap hos själva materialet. Ingenjörer förlitar sig på minne för att utföra beräkningar av alla slag, och material som kan förbättra beräkningsprocessen genom att erbjuda större kapacitet, hastighet och miniatyrisering är mycket efterfrågade. VO₂ kryssar i alla tre dessa rutor. Dessutom skiljer dess kontinuerliga, strukturella minne det från konventionella material som lagrar data som binär information beroende på manipulation av elektroniska tillstånd.

Forskarna utförde en mängd mätningar för att komma fram till sina resultat. De bekräftade också sina resultat genom att tillämpa den nya metoden på olika material på andra laboratorier runt om i världen. Denna upptäckt replikerar väl vad som händer i hjärnan, som VO₂ switchar fungerar precis som neuroner. + Utforska vidare

Ny kvantsimuleringsmetod klargör korrelerade egenskaper hos komplext material 1T -TaS2