Während der Untersuchung von Phasenübergängen in Vanadiumdioxid (VO2), Mohammad Samizadeh Nikoo, ein Doktorand am Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab) der EPFL, machte eine interessante Entdeckung.
VO2 hat im entspannten Zustand bei Raumtemperatur eine isolierende Phase und durchläuft bei 68 °C einen steilen Übergang vom Isolator zum Metall, wo sich seine Gitterstruktur ändert.
Wenn Sie noch nicht dort angekommen sind (es ist nicht Ihre Schuld, ich bin auch erst darauf eingegangen, nachdem ich das Hervorragende gemeldet habe Lucius Plantone, leidenschaftlicher Zukunfts- und Wissenschaftsfanatiker und hingebungsvoller Leser dieser Website), sage ich Ihnen. Zusammenfassend hat VO2 einen flüchtigen Speicher.
Sie senken die Temperatur, entfernen den „Stress“ und das Material kehrt in den isolierenden Zustand zurück.
Also was?
Samizadeh Nikoo versuchte für ihre Doktorarbeit herauszufinden, wie lange es dauert, bis Vanadiumdioxid von einem Zustand in einen anderen übergeht. Aber nach Hunderten von Messungen stellte der Forscher fest, dass der VO2-Speicher nicht so flüchtig ist, wie es zunächst schien.
Das Material ist in der Tat in der Lage, sich bis zu 3 Stunden lang an den zuletzt erhaltenen Stimulus zu "erinnern".
Ein glücklicher Umstand
Wie oft haben wir große Entdeckungen kommentiert, die zufällig entstanden sind? Ein Klischee. Doch auch in diesem Fall ging es so weiter.
In seinen Experimenten legte Samizadeh Nikoo elektrischen Strom an eine Probe von Vanadiumdioxid an. „Der Strom bewegte sich durch das Material und folgte einem Pfad, bis er auf der anderen Seite wieder herauskam“, erklärt er. Durch Erhitzen der Probe verursachte der Strom eine Zustandsänderung des VO2. Sobald der Strom vorbei war, kehrte das Material in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Durch Anlegen eines zweiten Stromimpulses an das Material änderte sich die Zeit, die benötigt wurde, um den Zustand zu ändern. Mehr noch: Es stand in direktem Zusammenhang mit der „Geschichte“ des Materials.
„VO2 schien sich an den ersten Phasenübergang ‚zu erinnern‘ und den nächsten vorwegzunehmen“, erklärt Prof. Elison Matoli, der das EPFL POWERlab leitet. „Wir haben nicht mit einem solchen Memory-Effekt gerechnet, der nichts mit elektronischen Zuständen zu tun hat, sondern mit der physikalischen Struktur des Materials. Und es ist eine beispiellose Entdeckung: Kein anderes Material auf der Welt verhält sich so“.
Das Gedächtnis von Vanadiumdioxid und seine Folgen für das Rechnen
Nach Samizadeh Nikoos kleinem großen „Heureka“ wurde die Forschung vom gesamten Labor übernommen, das eine Studie erstellte (Ich verlinke es hier).
Und das ist auch erst der Anfang: Der Memory-Effekt von Vanadiumdioxid könne mehrere Tage anhalten, sagt Matioli. "Aber im Moment haben wir nicht die notwendigen Werkzeuge, um es zu messen."
Was soll ich sagen: Es ist eine sensationelle Sache für dieInformatik. Es ist wirklich wichtig, gerade weil der beobachtete Memory-Effekt eine angeborene Eigenschaft des Materials ist.
Die Verwendung eines Materials wie Vanadiumdioxid ermöglicht mehr Speicherkapazität, mehr Geschwindigkeit und mehr Miniaturisierung.
Und das ist noch nicht alles: Sie können Daten in einer völlig anderen Form als der aktuellen speichern (binäre Daten, die von der Manipulation elektronischer Zustände abhängen). VO2 kann tatsächlich die Dynamik menschlicher Neuronen reproduzieren.
Wohin wird uns diese Entdeckung führen?
