研究人员发现一种具有类似大脑学习能力的材料
2022-11-30 16:29:31来源：cnBeta
瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)电力与宽带隙电子研究实验室(POWERlab)的博士生Mohammad Samizadeh Nikoo在研究二氧化钒的相变期间，有了一个意外的发现。当在室温下时，二氧化硅有一个绝缘相，并在68℃时经历一个尖锐的绝缘体到金属的转变，其晶格结构发生变化。
根据Samizadeh Nikoo的说法，二氧化硅有一种不稳定的“记忆”。"材料在移除激发后会立即恢复到绝缘状态"。他开始为他的论文寻找二氧化钒从一种状态转变为另一种状态需要多长时间。然而，他的调查出现了不同的变化：在收集了数百个测量数据后，他发现了材料结构中的“记忆效应”。
在他的实验中，Samizadeh Nikoo向一个二氧化硅样品施加了电流。他解释说：“电流在材料上移动，沿着一条路径，直到它在另一侧退出。当电流加热样品时，二氧化硅的状态发生了变化。在电流消失后，该材料又回到了原来的状态。”Samizadeh Nikoo随后向该材料提供了第二个电流脉冲，并发现它改变状态的时间与该材料的历史密切相关。
“二氧化钒似乎‘记住’了第一次相变，并预测下一次相变，”POWERlab的负责人Elison Matioli教授解释说。“我们没有想到会看到这种记忆效应，而且它与电子状态无关，而是与材料的物理结构有关。这是一个新的发现：没有其他材料以这种方式表现出来。”
研究人员发现，二氧化钒可能会回忆其最近的外部刺激，时间长达3小时。 Matioli说：“事实上，记忆效应可能持续数天，但我们目前没有测量这种效应所需的仪器。”
研究小组的这一发现具有重要意义，因为所发现的记忆效应是材料本身的一个固有属性。工程师们依靠记忆来完成各种计算，而可能通过提高容量、速度和小型化来改善计算过程的材料是非常需要的。二氧化钒能满足所有这三个条件。此外，其连续的、结构性的记忆使其区别于典型的材料，后者将数据存储为二进制信息，取决于对电状态的操作。
研究人员进行了大量的测量以得出他们的结论。他们还通过将新方法应用于世界各地其他实验室的不同材料来证实他们的结果。这一发现很好地复制了大脑中发生的情况，因为二氧化钒“开关”的作用就像神经元。
