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瑞士研究人员发现一种具有大脑学习能力的材料

极客网

2022-09-29 11:35上海

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瑞士研究人员发现,二氧化钒(VO2)具备“记住”先前外部刺激的整个过程的能力。

瑞士洛桑理工学院(EPFL)电力与宽带隙电子研究实验室(POWERlab)的博士生Mohammad Samizadeh Nikoo在研究VO2的相变时,获得了一个意想不到的发现——VO2在室温下具有绝缘相,并在加热到68℃时会经历从绝缘体到金属的急剧转变,而在此时其晶格结构发生变化。

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Samizadeh Nikoo指出,VO2具有易失性记忆特性,在刺激消除之后,材料立即恢复到绝缘状态。为了发表论文,他开始研究VO2从一种状态转变到另一种状态需要多长时间。然而,他的研究有了意外发现:在收集了数百次测量数据后,发现了材料结构中具有的记忆效应。

意外的发现

在他的实验中,Samizadeh Nikoo对VO2样本施加电流,结果发现VO2随着电流加热而改变状态,而在电流消失后,VO2材料恢复到原来的状态。Samizadeh Nikoo随后发送了第二个电流脉冲,发现改变状态所需的时间与材料的历史密切相关。

POWERlab项目负责人Elison Matioli教授解释说:“VO2似乎‘记住’了第一个相变,并预测了下一个相变。我们没想到会看到这种记忆效应,它与电子状态无关,而是与材料的物理结构有关。这是一个新发现,没有其他材料有这样的表现。”

长达三个小时的记忆

研究人员发现,VO2可以回忆其最近的外部刺激长达三个小时。Matioli说,“记忆效应实际上可以持续数天,但我们目前还没有测量这种效应所需的仪器。”

此项研究发现意义重大,因为所确定的记忆效应是材料本身的固有特性。工程师通常依靠内存来完成各种计算,并且可以通过增加容量、速度和小型化来改进计算过程的材料需求量很大。VO2可以满足这三个条件。此外,其连续的结构记忆将其与典型的材料区分开来,后者根据对电状态的操作将数据存储为二进制信息。

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