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二氧化釩，一種能夠“記住”先前外部刺激整個(gè)歷史的化合物。圖片來源：POWERlab/2022 EPFL
科技日報(bào)記者?張夢然
瑞士研究人員發(fā)現(xiàn)，電子產(chǎn)品中使用的二氧化釩能夠“記住”先前外部刺激的全部歷史。這是第一種被確定為具有該屬性的材料，研究成果發(fā)表在《自然·電子學(xué)》雜志上。
洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院功率和寬帶隙電子研究實(shí)驗(yàn)室研究人員在研究二氧化釩的相變過程中發(fā)現(xiàn)，二氧化釩在室溫下松弛時(shí)具有絕緣相，并在68°C時(shí)經(jīng)歷陡峭的絕緣體到金屬的轉(zhuǎn)變，其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。傳統(tǒng)上，二氧化釩表現(xiàn)出易失性記憶（材料在消除激發(fā)后立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)）。研究人員在進(jìn)行了數(shù)百次測量后，觀察到材料結(jié)構(gòu)中的記憶效應(yīng)。
研究人員將電流施加到二氧化釩樣品上。當(dāng)電流加熱樣品時(shí)，它會導(dǎo)致二氧化釩改變狀態(tài)，一旦電流通過，材料就會恢復(fù)到初始狀態(tài)。研究人員將第二個(gè)電流脈沖施加到材料上，發(fā)現(xiàn)改變狀態(tài)所需的時(shí)間與材料的歷史直接相關(guān)。研究人員解釋說，材料似乎“記住”了第一個(gè)相變并預(yù)測了下一個(gè)相變。這種記憶效應(yīng)與電子態(tài)無關(guān)，而是與材料的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。
研究人員發(fā)現(xiàn)二氧化釩能記住其最近的外部刺激長達(dá)3個(gè)小時(shí)。這就像是很好地復(fù)制了大腦中發(fā)生的事情，因?yàn)槎趸C開關(guān)的作用就像神經(jīng)元一樣。
該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的重要性在于，觀察到的記憶效應(yīng)是材料本身的固有特性。工程師依靠內(nèi)存來執(zhí)行各種計(jì)算，對通過提供更大容量、速度和小型化來增強(qiáng)計(jì)算過程的材料的需求量很大，二氧化釩滿足所有這些條件。更重要的是，它的連續(xù)結(jié)構(gòu)記憶使其與傳統(tǒng)材料不同，傳統(tǒng)材料將數(shù)據(jù)存儲為依賴于電子狀態(tài)操作的二進(jìn)制信息。
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