Во время своих исследований фазовых переходов в диоксиде ванадия (VO2) Мохаммад Самизаде Нику, доктор философии, студент Лаборатории исследований мощности и широкозонной электроники (POWERlab) Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) сделал неожиданное открытие. При релаксации при комнатной температуре VO2 имеет изолирующую фазу и претерпевает резкий переход изолятора в металл при 68 градусах цельсия, когда изменяется его решеточная структура.
По словам Самизаде Нику, VO2 обладает энергозависимой памятью:
Материал возвращается в изолирующее состояние сразу после снятия возбуждения.
Он решил выяснить, сколько времени требуется VO 2 для перехода из одного состояния в другое для своей диссертации. Однако его исследование привело к неожиданным результатам: после сбора сотен измерений он обнаружил эффект памяти в структуре материала.
В своих экспериментах Самизаде Никоо пропускал электрический ток через образец VO2 . Ток двигался по материалу, следуя по пути, пока не вышел на другой стороне. Состояние VO 2 изменялось по мере того, как ток нагревал образец. После того, как ток исчез, материал вернулся в исходное состояние. Затем ученый подал на материал второй импульс тока и обнаружил, что время, необходимое для изменения состояния, тесно связано с историей материала.
По всей видимости, VO2 "помнит" первый фазовый переход и предвидит следующий. Такой эффект был большой неожиданностью, ведь он не имеет ничего общего с электронными состояниями, а скорее связан с физической структурой материала. Самое удивительно в этом открытии то, что ни один другой материал не ведет себя подобным образом.
Исследователи обнаружили, что VO 2 может вспоминать свой последний внешний раздражитель до трех часов. Вывод, сделанный исследовательской группой, важен, поскольку выявленный эффект памяти является врожденным свойством самого материала. Инженеры зависят от памяти для выполнения различных вычислений, и материалы, которые могут улучшить процесс вычислений за счет увеличения емкости, скорости и миниатюризации, пользуются большим спросом. VO2 проходит по всем параметрам. Кроме того, его непрерывная структурная память отличает его от обычных материалов, которые хранят данные в виде бинарной информации, зависящей от манипулирования электрическими состояниями.
Исследователи провели множество измерений, чтобы прийти к своим выводам. Они также подтвердили свои результаты, применив новый метод к различным материалам в других лабораториях по всему миру. Это открытие сильно напоминает то, что происходит в мозгу, поскольку переключатели VO2 действуют точно так же, как нейроны.