Nije živ i nema strukturu koja nalikuje mozgu, ali spoj vanadij-dioksida sposoban je pamtiti vanjske podražaje, otkrili su naučnici.
Ovo je prvi put da je ovakva sposobnost identificirana u materijalu, ali možda nije posljednji. Naime, spomenuto otkriće ima prilično intrigantne implikacije za razvoj elektroničkih uređaja, posebice za obradu i pohranu podataka.
“Funkcionalni uređaji nalik staklu mogli bi nadmašiti konvencionalne metal-oksid-poluvodiče u elektronici u smislu brzine, potrošnje energije i minijaturizacije, kao i osigurati put do neuromorfnog računanja i memorije na više razina”, naveo je inženjer elektrotehnike Mohammad Samizadeh Nikoo sa sveučilišta Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) u Švicarskoj.
Vanadij-dioksid (VO2) je materijal koji se od nedavno predstavlja kao alternativa ili nadopuna siliciju kao osnovi za elektroničke uređaje zbog njegovog potencijala da nadmaši potonji materijal kao poluvodič.
Jedno od najintrigantnijih svojstava VO2 je da se ispod 68 Celzijevih stupnjeva ponaša kao izolator, ali iznad te temperature naglo prelazi u metal s dobrom vodljivošću. Znanstvenici su tek nedavno otkrili zašto se to događa, odnosno da se pri porastu temperature mijenja način na koji se atomi raspoređuju u rešetki.
Kada temperatura ponovno padne, materijal se vraća u svoje izvorno stanje izolatora. Samizadeh Nikoo prvotno je počeo istraživati koliko je vremena potrebno VO2 za prijelaz iz izolatora u metal i obrnuto. Pri mjerenjima je otkrio nešto neobično – iako se vratio u isto početno stanje, VO2 se ponašao kao da se sjeća nedavne aktivnosti.
Tokom eksperimenta Samizadeh Nikoo i njegovi kolege su pomoću struje zagrijali VO2, uzrokujući spomenutu promjenu stanja. Kada su prekinuli protok struje, atomska se struktura ponovno opustila. No, kada su ga ponovno pokrenuli, stvari su postale zanimljive.
“Izgledalo je kao da se VO2 ‘sjeća’ prve fazne tranzicije i predviđa sljedeću. Nismo očekivali da ćemo vidjeti ovakvu vrstu efekta pamćenja koje nema nikakve veze s elektroničkim stanjima, već s fizičkom strukturom materijala. To je novo otkriće – nijedan drugi materijal ne ponaša se ovako”, rekao je inženjer elektrotehnike Elison Matioli iz EPFL-a.
Stručnjaci su ustanovili da je VO2 najmanje tri sata pohranio neku vrstu informacije o posljednjoj primjeni struje.
“Moglo bi se zapravo raditi i o dužem periodu, ali trenutno nemamo instrumente potrebne za takvu vrstu mjerenja”, kazao je Matioli, prenosi Science Alert.
Ovaj materijal podsjeća na ponašanje neurona u mozgu, koji služe i kao jedinica memorije i kao procesor. Neuromorfna tehnologija, računalstvo temeljeno na sličnom sustavu, mogla bi imati prednost u odnosu na klasične čipove i strujne ploče.
Zbog ovog svojstva VO2 ispunjava sve zahtjeve za memorijske uređaje: potencijal za velik kapacitet, veliku brzinu i skalabilnost. Osim toga, njegova svojstva daju mu prednost u odnosu na memorijske uređaje koji kodiraju podatke u binarnom formatu koji kontroliraju električna stanja.
Istraživanje naziva Electrical Control of Glass-Like Dynamics in Vanadium Dioxide for Data Storage and Processing objavljeno je u časopisu Nature Electronics.
