Vědci objevili materiál, který se může učit jako mozek
Výzkumníci EPFL zjistili, že oxid vanadičný (VO 2), sloučenina používaná v elektronice, je schopna „pamatovat si“ celou historii předchozích vnějších podnětů. Toto je první materiál, který byl identifikován jako materiál s touto vlastností, i když mohou existovat i jiné.
Mohammad Samizadeh Nikoo, Ph.D. student EPFL Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab), učinil náhodný objev během svého výzkumu fázových přechodů v oxidu vanadičném (VO2 ). VO2 má izolační fázi, když se uvolní při pokojové teplotě a prochází strmým přechodem z izolantu na kov při 68 °C, kde se mění jeho mřížková struktura. Klasicky VO2 vykazuje nestálou paměť: "materiál se vrátí zpět do izolačního stavu ihned po odstranění excitace", říká Samizadeh Nikoo. Ve své diplomové práci se rozhodl zjistit, jak dlouho trvá VO2 k přechodu z jednoho stavu do druhého. Jeho výzkum ho však zavedl jinou cestou: po provedení stovek měření pozoroval ve struktuře materiálu paměťový efekt.
Nečekaný objev
Samizadeh Nikoo ve svých experimentech aplikoval elektrický proud na vzorek VO2 . "Proud se pohyboval napříč materiálem a sledoval dráhu, dokud nevyšel na druhé straně," vysvětluje. Jak proud zahříval vzorek, způsobil změnu stavu VO2 . A jakmile proud prošel, materiál se vrátil do původního stavu .
Samizadeh Nikoo poté aplikoval na materiál druhý proudový impuls a zjistil, že doba potřebná ke změně stavu přímo souvisí s historií materiálu. „Zdálo se, že VO 2 si ‚pamatuje‘ první fázový přechod a předvídá další,“ vysvětluje profesor Elison Matioli, který vede POWERlab. "Nečekali jsme, že uvidíme tento druh paměťového efektu a nemá to nic společného s elektronickými stavy, ale spíše s fyzickou strukturou materiálu. Je to nový objev: žádný jiný materiál se takto nechová."
Paměť až na tři hodiny
Výzkumníci dále zjistili, že VO2 je schopen si pamatovat svůj nejnovější vnější podnět po dobu až tří hodin. "Paměťový efekt může ve skutečnosti přetrvávat několik dní, ale v současné době nemáme nástroje potřebné k jeho měření," říká Matioli.
Objev výzkumného týmu je důležitý, protože paměťový efekt, který pozorovali, je vrozenou vlastností samotného materiálu. Inženýři se při provádění výpočtů všeho druhu spoléhají na paměť a materiály, které by mohly zlepšit proces výpočtu tím, že nabízejí větší kapacitu, rychlost a miniaturizaci, jsou velmi žádané. VO2 zaškrtne všechna tři tato políčka. A co víc, jeho spojitá strukturní paměť jej odlišuje od konvenčních materiálů, které ukládají data jako binární informace závislé na manipulaci s elektronickými stavy.
Vědci provedli řadu měření, aby dospěli ke svým zjištěním. Své výsledky také potvrdili aplikací nové metody na různé materiály v jiných laboratořích po celém světě. Tento objev dobře kopíruje to, co se děje v mozku, protože spínače VO2 fungují stejně jako neurony.
