它不是活的 ， 甚至没有接近大脑复杂性的结构 ， 但研究人员发现 ， 一种名为二氧化钒（vanadium dioxide）的化合物能够“记住”以前的外部刺激 。
上图：一种被称为二氧化钒的材料被发现 ， 对过去遇到的刺激具有“记忆”形式 。
这是第一次在材料中发现这种能力 ， 但这可能不是最后一次 。 这一发现对电子设备的发展 ， 特别是数据处理和存储有着非常耐人寻味的影响 。
瑞士洛桑联邦理工学院的电气工程师穆罕默德·萨米扎德·尼库（Mohammad Samizadeh Nikoo）领导的一个研究小组在他们的论文中写道：“在这里 ， 我们报告了二氧化钒中的电子可获得的长寿命结构状态 ， 这可以为数据存储和处理提供一种方案 。 ”
这些类似玻璃的功能器件在速度、能源消耗和小型化方面 ， 可能会超过传统的金属氧化物半导体电子器件 ， 并提供了一条通往神经形态计算和多级记忆的途径 。
二氧化钒 (VO2) 是一种最近浮出水面的材料 ， 可替代或补充硅作为电子设备的基础 ， 因为它有可能会超越后者作为新型半导体的材料 。
VO2 最有趣的特性之一是 ， 在68摄氏度（154.4华氏度）以下 ， 它表现为绝缘体 —— 但在该临界温度以上 ， 它突然转变为导电性良好的金属 ， 这种变化被称为“金属-绝缘体过渡” 。
直到最近 ， 也就是 2018 年 ， 科学家们才发现了原因：随着温度的升高 ， 原子在晶格模式中的排列方式发生了变化 。
当温度下降时 ， 材料恢复到原来的绝缘体状态 。 穆罕默德·萨米扎德·尼库最初打算研究 VO2 从绝缘体过渡到金属需要多长时间 ， 反之亦然 ， 他在触发开关时进行了测量 。
正是这些测量揭示了一些非常奇怪的东西 。 虽然 ， 它回到了相同的起始状态 ， 但 VO2 的表现就像它记得最近的活动一样 。
实验包括向材料中引入电流 ， 使其以精确的路径从一端到另一端 。 这个电流加热了VO2 ， 导致它改变了状态（前面提到的原子结构的重排） 。 当电流被移除时 ， 原子结构再次放松 。
当电流重新注入时 ， 事情变得有趣起来 。
EPFL 的电气工程师埃里森·马蒂奥利（Elison Matioli）解释说：“VO2 似乎‘记住’了第一个相变 ， 并预测了下一个相变 。 我们没有想到会看到这种记忆效应 ， 它与电子态无关 ， 而是与材料的物理结构有关 。 这是一项新发现：没有其他材料具有这种特性 。 ”
该团队的工作揭示了 VO2 在最近的应用电流上存储了至少3个小时的某种信息 。 事实上 ， 它可能要长得多 。 埃里森·马蒂奥利表示：“但我们目前没有测量它所需的仪器 。 ”
【“没有其他物质有这样的行为”：科学家发现一种具有记忆的化合物】这种转换让人想起大脑中神经元的行为 ， 神经元既是存储单元 ， 也是处理器 。 被称为神经形态技术 ， 基于类似系统的计算 ， 可能比传统芯片和电路板具有真正的优势 。
由于这种材料的这种双重特性是与生俱来的 ， VO2 似乎满足了内存设备的所有要求：具有高容量、高速和可伸缩性的潜力 。 此外 ， 它的特性使它在以电子状态控制的二进制格式编码数据的存储设备上具有优势 。
研究人员写道：“我们已经报道了VO2中中的玻璃状动力学 ， 可以在亚纳秒的时间尺度内激发 ， 并在几个数量级的时间内进行监测 ， 从微秒到几小时 。 因此 ， 我们的功能性设备可以满足电子产品在缩小规模、快速运行和降低电压供应水平方面的持续需求 。 ”
这项研究发表在《自然电子》杂志上 。
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