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 случай, когда подобная "способность" была выявлена у материала. Но, возможно, это не последнее открытие такого рода.
Открытие имеет довольно интригующие последствия для разработки электронных устройств, в частности, как мы понимаем, для обработки и хранения данных.
Мы обнаружили электронные долгоживущие структурные состояния в диоксиде ванадия, которые могут стать основой схемы для хранения и обработки данных, сообщила группа исследователей во главе с инженером-электриком Мохаммадом Самизаде Нику из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии (EPFL).
Эти похожие на стекло функциональные устройства могут превзойти обычную электронику металл-оксид-полупроводник с точки зрения скорости, энергопотребления и миниатюризации, а также обеспечить путь к нейроморфным вычислениям и многоуровневой памяти, считают учёные.
Читайте также: Магнитные микрочастицы позволили дистанционно управлять отдельными клетками мозга
Диоксид ванадия (VO2) — это материал, который недавно был предложен в качестве альтернативы или дополнения к кремнию, в качестве основы для электронных устройств. У него лучшие, чем у кремния, полупроводниковые свойства.
Одним из самых интригующих свойств диоксида ванадия является то, что при температуре ниже 68 градусов Цельсия он ведёт себя ещё как изолятор (диэлектрик). Но выше этой критической температуры он резко превращается в металл с хорошей проводимостью.
Только недавно, в 2018 году, учёные обнаружили, почему: с повышением температуры меняется расположение атомов в решётке вещества. Когда температура снова падает, материал возвращается в исходное состояние изолятора.
Самизаде Нику изначально намеревался исследовать, сколько времени требуется VO2 для перехода от диэлектрика к металлу и наоборот. И именно его измерения выявили нечто весьма своеобразное. Когда вещество вернулось вроде бы в исходное состояние, VO2 вёл себя так, как будто "помнил" недавнюю активность.
Эксперименты включали в себя подачу электрического тока в материал, который следовал точному пути от одной стороны образца к другой. Этот ток ожидаемо нагрел VO2, заставив его изменить своё состояние — вышеупомянутую перестройку атомной структуры. Когда ток был выключен, атомная структура снова "расслабилась". Когда же Нику включил ток снова, то он заметил необычные эффекты.
"Казалось, что VO2 "помнит" первый фазовый переход и предвидит 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 необычное открытие: ни один другой материал не ведёт себя таким образом".
Читайте также: Крошечные стоматологические нанороботы почистят зубы изнутри при помощи тепла
Позднее команда показала, что VO2 хранил какую-то информацию о последнем приложенном токе не менее трёх часов. На самом деле, возможно, оно хранится значительно дольше, "но в настоящее время у нас нет инструментов, необходимых для его измерения", — поясняет Матиоли.
Этот процесс переключения напоминает поведение нейронов в мозгу, которые служат как блоком памяти, так и процессором мозга-"компьютера". Так называемые нейроморфные технологии и основанные на них вычисления могут иметь реальное преимущество перед классическими чипами и печатными платами.
Учёные Швейцарии делают следующий вывод: это свойство является "врождённым" для материала, а значит, диоксид ванадия, похоже, отвечает всем требованиям, предъявляемым к запоминающим устройствам: потенциал большой ёмкости памяти, высокая скорость работы и масштабируемость.
Кроме того, его свойства дают ему преимущество перед устройствами памяти, которые кодируют данные в двоичном формате.
Исследование опубликовано в журнале Nature Electronics.
Читайте также: Персональные таблетки можно будет напечатать на 3D-принтере за 7 секунд
Мы пишем про достижения науки, суперсовременные технологии и их внедрение, рассказываем о том, каким будет будущее.
Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, Twitter*, ВК, Facebook*, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене. Ищите нас по названию "Восемь красных линий".
*запрещены или заблокированы в РФ.