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“记忆达人”VO2能像大脑一样学习吗？
2022/9/13 6:31:47 材料来源：
EPFL研究人员发现，VO2可以记住以前外部刺激的整个历史
EPFL研究人员发现，
二氧化钒（VO2）可以“记住”以前外部刺激的整个历史。这是第一个被确定为拥有该性质的材料，尽管可能还有其他材料。他们在《自然电子学》上发表了这一发现。
EPFL的功率和宽带隙电子研究实验室（POWERlab）的博士生Mohammad Samizadeh Nikoo在研究VO2中的相变时发现了这个机会。
VO2在室温下松弛时具有绝缘相，并在68℃下经历陡峭的绝缘体-金属转变，其晶格结构发生变化。典型地，VO2表现出易失性存储器特性：“材料在消除激发后立即恢复到绝缘状态，”Samizadeh Nikoo说。在他的论文中，他着手发现VO2从一种状态转换到另一种状态需要多长时间。但他的研究让他走上了一条不同的道路：在进行了数百次测量之后，他观察到了材料结构中的记忆效应。
Samizadeh Nikoo在他的实验中详细介绍了“用于数据存储和处理的二氧化钒中玻璃状动力学的电气控制”，他向VO2样品施加了电流。“电流沿着一条路径穿过材料，直到它从另一侧流出，”他解释道。当电流加热样品时，导致VO2改变状态。一旦电流通过，材料就回到其初始状态。Samizadeh Nikoo随后向材料施加第二个电流脉冲，并发现改变状态所需的时间与材料的历史直接相关。
“VO2似乎‘记住’了第一个相变，并预测了下一个相变，”POWERlab负责人Elison Matioli教授解释说。“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：没有其他材料以这种方式工作。”
长达三小时的记忆
研究人员接着发现，VO2可以记住最近的外部刺激长达三个小时。Matioli说：“事实上，记忆效应可能会持续几天，但我们目前还没有测量这种效应所需的仪器。”
研究小组的发现很重要，因为他们观察到的记忆效应是材料本身的固有属性。工程师们依靠内存来执行各种计算，而通过提供更大的容量、速度和微型化来增强计算过程的材料需求量很大。VO2勾选了所有三个框。更重要的是，它的连续结构存储器将其与传统材料区分开来，传统材料将数据存储为依赖于电子状态操纵的二进制信息。
研究人员进行了一系列测量以得出他们的发现。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，证实了他们的结果。这一发现很好地复制了大脑中发生的情况，因为VO2开关的作用就像神经元一样。
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