Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария) обнаружили, что диоксид ванадия (VO2) – соединение, которое используют в электронике – способен «запоминать» всю историю предыдущих внешних раздражителей. Это первый материал, обладающий таким свойством, но могут быть и другие, говорится в пресс-релизе EPFL. Подробно об открытии рассказано в журнале Nature Electronics.
Открытие было сделано случайно во время исследования фазовых переходов в диоксиде ванадия (VO2). VO2 имеет изолирующую фазу при комнатной температуре и резко превращается в металл при 68°C, когда структура его решетки изменяется. Классически VO2 обладает энергозависимой памятью: «материал возвращается в изолирующее состояние сразу после того, как прекращается возбужденное состояние», — говорит Мохаммад Самизаде Нику (Mohammad Samizadeh Nikoo), аспирант лаборатории POWERlab в Федеральной политехнической школе Лозанны, обнаруживший свойство. В своей диссертации он намеревался выяснить, сколько времени требуется VO2 для перехода из одного состояния в другое. Но исследования повели его по другому пути: после сотен измерений он обнаружил «эффект памяти» в структуре материала.
В своих экспериментах ученый подавал электрический ток на образец VO2. Ток двигался по материалу, следуя по пути, пока не выходил с другой стороны. Поскольку ток нагревал образец, состояния VO2 менялось. И как только ток проходил, материал возвращался в исходное состояние. Затем через материал пропускали второй импульс тока. Оказалось, что время, необходимое материалу для изменения состояния, напрямую связано с е его историей: VO2 как будто «запоминает» первый фазовый переход и предвосхищает следующий.
«Мы не ожидали увидеть такой эффект памяти, и он не имеет ничего общего с электронными состояниями – скорее с физической структурой материала. Это новое открытие: ни один другой материал не ведет себя так», – объясняет профессор Элисон Матиоли (Elison Matioli), возглавляющая лабораторию POWERlab.
Исследователи обнаружили, что VO2 способен хранить память о своем последнем внешнем раздражителе до трех часов. При этом эффект памяти, который наблюдали ученые, является врожденным свойством самого материала. Инженеры полагаются на память для выполнения всех видов вычислений, и материалы, которые могли бы улучшить процесс вычислений, предлагая большую емкость и скорость. VO2 отвечает всем этим требованиям. Более того, его непрерывная структурная память отличает его от обычных материалов, которые хранят данные в виде двоичной информации, зависящей от манипулирования электронными состояниями.
[Фото: POWERLAB / 2022 EPFL]
