Он не живой и не имеет структур, даже приближающихся по сложности к мозгу, но исследователи обнаружили, что соединение под названием диоксид ванадия способно «запоминать» предыдущие внешние раздражители.
Это первый раз, когда эта способность была выявлена в материале; но он может быть не последним. Открытие имеет довольно интригующие последствия для разработки электронных устройств, в частности для обработки и хранения данных.
«Здесь мы сообщаем об электронных долгоживущих структурных состояниях в диоксиде ванадия, которые могут предоставить схему для хранения данных. и обработки», — пишут в своей статье группа исследователей во главе с инженером-электриком Мохаммадом Самизаде Нику из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии.
«Эти стеклянные функциональные устройства могут превзойти обычные металл-оксид-полупроводник. электроники с точки зрения скорости, энергопотребления и миниатюризации, а также обеспечить путь к нейроморфным вычислениям и многоуровневой памяти».
Диоксид ванадия (VO2) — это материал, который недавно был предложен в качестве альтернативы или дополнения к кремнию в качестве основы для электронных устройств из-за его потенциала превзойти последний материал в качестве полупроводника.
Одно из самых интригующих свойств VO 2 sub> заключается в том, что ниже 68 градусов Цельсия (154,4 градуса по Фаренгейту) он ведет себя как изолятор, но выше этой критической температуры он резко переключается на металл с хорошей проводимостью, изменение, известное как переход металл-изолятор. p>
Только недавно, в 2018 году, ученые выяснили, почему: с повышением температуры меняется способ расположения атомов в решетке.
Когда температура снова падает, материал возвращается в исходное изоляторное состояние. Самизаде Нику изначально намеревался исследовать, сколько времени требуется VO2 для перехода от изолятора к металлу и наоборот, проводя измерения, когда он запускал переключатель.
Именно эти измерения обнаружил нечто весьма своеобразное. Хотя VO2 вернулся в то же исходное состояние, он вел себя так, как будто помнил недавнюю активность.
Эксперименты включали введение электрического тока в материал, который прошел точный путь от одной стороны к другой. Этот ток нагревал VO2, вызывая изменение его состояния – упомянутую выше перестройку атомной структуры. Когда ток был удален, атомная структура снова расслабилась.
Когда ток был подан снова, все стало интересно.
«VO2, казалось, «запоминать» первый фазовый переход и предвидеть следующий», — объясняет инженер-электрик Элисон Матиоли из EPFL. «Мы не ожидали увидеть такой эффект памяти, и он не имеет ничего общего с электронными состояниями, а скорее с физической структурой материала. Это новое открытие: ни один другой материал не ведет себя подобным образом».
Работа группы показала, что VO2 хранил какую-то информацию о последнем приложенном токе в течение как минимум трех часов. На самом деле это может быть значительно дольше, «но в настоящее время у нас нет инструментов, необходимых для его измерения», — говорит Матиоли.
Это переключение напоминает поведение нейронов в мозге, которое служить как единицей памяти и процессора. Описанные как нейроморфная технология, вычисления, основанные на аналогичной системе, могут иметь реальное преимущество перед классическими микросхемами и печатными платами.
Поскольку это двойное свойство является врожденным для материала, VO2 кажется поставить галочку во всех пунктах списка желаний для устройств памяти: потенциал для большой емкости, высокой скорости и масштабируемости. Кроме того, его свойства дают ему преимущество перед устройствами памяти, которые кодируют данные в двоичном формате, контролируемом электрическими состояниями.
«Мы сообщали о стеклянной динамике в VO2, которая могут быть возбуждены в субнаносекундных масштабах и контролироваться в течение нескольких порядков времени, от микросекунд до часов», — пишут исследователи.
«Таким образом, наши функциональные устройства потенциально могут удовлетворить непрерывные требования электроники. с точки зрения масштабирования, быстрой работы и снижения уровня напряжения питания.»
Исследование опубликовано в Nature Electronics.
В жизни мало что можно сказать наверняка. Но кажется весьма вероятным, что люди будут исследовать…
Камни, исследованные марсоходом Curiosity на дне древнего, давно высохшего озера на Марсе, выявили условия, которые,…
Подключение пятого поколения или «5G» для сотовых технологий стало стандартом для сетей всего около пяти…
Каждую секунду через вас проходит около триллиона крошечных частиц, называемых нейтрино. Созданные во время Большого…
На ночной стороне экзопланеты Астролабос всегда темно и бурно.Там, в постоянной тени, обращенной в сторону…
Вы видели Солнце, но никогда не видели его таким. Этот единственный кадр из видео, снятого…