材料は生きておらず、脳の複雑さにさえ近づく構造を持っていませんが、研究者は二酸化バナジウムと呼ばれる化合物が以前の外部刺激を記憶できることを発見しました.
このような能力が資料で明らかにされたのはこれが初めてです。しかし、彼は最後ではないかもしれません。この発見は、電子デバイスの開発、特にデータの処理と保存に非常に興味深い影響を与えます。
ここでは、データの保存と処理スキームを提供できる二酸化バナジウムの電子的な長寿命構造状態について報告し、スイスのローザンヌ連邦工科大学の研究者グループが記事で書いています。
これらの機能デバイスは、速度、消費電力、および小型化の点で従来の金属酸化物半導体エレクトロニクスよりも優れており、ニューロモーフィック コンピューティングおよび階層型メモリへの道を提供します。
二酸化バナジウム (VO2) は、半導体として後者の材料を上回る可能性があるため、電子デバイスのベースとしてシリコンの代替または追加として最近提案された材料です。
VO2 の最も興味深い特性の 1 つは、摂氏 68 度未満では絶縁体のように振る舞いますが、この臨界温度を超えると急速に導電性の高い金属に変化することです。
つい最近の 2018 年に、科学者はその理由を発見しました。温度が上昇すると、格子内で原子が配置される方法が変化します。
温度が再び下がると、材料は元の絶縁状態に戻ります。科学者たちは当初、VO2 が絶縁体から金属へ、またはその逆に移動するのにかかる時間を調査するために、スイッチをトリガーしたときに測定を行いました。
非常に奇妙なことを明らかにしたのはこれらの測定値でした。元の状態に戻りましたが、VO2 は最近のアクティビティを覚えているかのように動作しました。
実験では、一方の側から他方の側への正確な経路をたどった材料に電流を注入しました。この電流はVO2を加熱し、その状態に変化を引き起こしました - 前述の原子構造の再配置。電流が取り除かれると、原子構造は再び再配置されました。
電流が再適用されると、事態は非常に興味深いものになりました。
VO2 は最初の相転移を記憶しており、次の相転移を予期しているようです」と EPFL の電気技師のアリソン マティオリは説明します。このようなメモリー効果が見られるとは予想していませんでした。これは電子状態とは関係なく、物質の物理的構造と関係があります。これは新しい発見です。このように振る舞う物質は他にありません。
グループの研究は、VO2 が最後に適用された電流に関する情報を少なくとも 3 時間保存していることを明らかにしました。実際、それはかなり長くなる可能性がありますが、現在、それを測定するために必要なツールがありません」とマティオリ氏は言います.
このスイッチは、記憶装置とプロセッサの両方として機能する脳内のニューロンの動作に似ています。ニューロモルフィック テクノロジと呼ばれるこのようなシステムに基づくコンピューティングは、従来のチップやプリント回路基板よりも優れた利点をもたらす可能性があります。
この二重の特性は素材に固有であるため、VO2 はすべてのストレージ要件 (潜在的な大容量、高速、拡張性) を満たしているようです。さらに、その特性により、電気的状態によって制御されるバイナリ形式でデータをエンコードするメモリ デバイスよりも優れています。
サブナノ秒のタイムスケールで励起され、マイクロ秒から数時間の数桁にわたって追跡できる VO2 のダイナミクスを報告した、と研究者は書いています。
したがって、当社の機能デバイスは、スケーリング、高速動作、低供給電圧レベルの点で、エレクトロニクスの絶え間ないニーズを満たす可能性を秘めています。
この研究は、Nature Electronics 誌に掲載されています。
2022-08-24 03:51:33
著者: Vitalii Babkin