¡Los científicos nunca antes habían tenido material con capacidades de aprendizaje!

Un material capaz de memorizar estímulo condiciones externas por las que pasó y adaptarse a ellas, así como a nuestras cerebro : cuesta imaginar que este tipo de material exista y, sin embargo, el dióxido de vanadio (VO_dos) es el primer representante! Este óxido de metal semiconductor ya era conocido por tener una transición aislante-metal, lo que lo hacía perfecto para usos en el campo de la electrónica, o aún más sorprendentes, como ventanas inteligentes ! Pero los investigadores han descubierto otras propiedades sorprendentes, descritas en un estudio publicado en Naturaleza.

Originalmente, el dióxido de vanadio tiene una transición abrupta de aislante a conductor a 68°C: una mezcla entre un Transición Mott es un Transición de Peierls. Cuando la temperatura es inferior a 68°C, el electrones de la VO_dos son como si estuvieran “conectados” a átomos, debido a la repulsión de Coulomb entre dos sitios atómicos. Pero’energía traído por el calentamiento del material permite que los electrones abandonen su sitio y se muevan en VO2.

La transición de Peierls, por otro lado, se refiere a la estructura de la estructura cristalina. Este último se distorsiona por debajo de la temperatura de transición, creando una Brecha = Ir de energía entre banda de conducción y el banda de valencia : los electrones no pueden moverse libremente en el material. Pero cuando la temperatura aumenta, la distorsión desaparece, permitiendo que los electrones abandonen sus sitios atómicos.

un descubrimiento casual

ya sorprende por eso transición de aislante a metal, el dióxido de vanadio es objeto de numerosos estudios para determinar en qué campos se puede utilizar. Eso es lo que hizo Mohammad Samizadeh Nikoo, estudiante de doctorado en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana (EPFL). Su objetivo inicial era estudiar su memoria llamada “volátil”, es decir, que “el material vuelve al estado aislante poco después de que se elimina la excitación”especifica Samizadeh Nikoo en un Comunicado de prensa EPFL, primer autor del estudio. Para ello, a menudo enviaba un Energia electrica en una muestra de óxido de vanadio. “Un impulso eléctrico atraviesa el material y continúa su camino hacia la salida”dice el científico.

El pulso permite calentar el material y, por tanto, realizar la esperada transición aislante-metal. Una vez que ha pasado la corriente, el enfriamiento implica un retorno al estado de aislamiento inicial. El investigador quería saber cuánto tiempo tomó este regreso al estado de aislamiento. Pero fue entonces cuando notó otro efecto sorprendente: el dióxido de vanadio se comportó de manera diferente durante el segundo impulso electricoel tiempo para volver al estado de aislamiento no fue el mismo que el primer pulso.

Era como si su estructura se hubiera adaptado a ella. “Recuerda su última transición y anticipa la siguiente. Este es un efecto de memoria inesperado. Esto no está relacionado con los estados electrónicos, sino con la estructura física del material. Es una novedad desde el punto de vista científico, porque ningún otro material se comporta así”., dice Elison Matioli, coautora del estudio y directora del laboratorio donde se realizaron las mediciones. Actualmente, los investigadores han demostrado que este memoria puede durar hasta tres horas. “Si lo recuerda tanto tiempo después, se podría decir que la memoria podría durar varios días, pero actualmente no tenemos las herramientas de medición necesarias para probarlo”.continúa E. Matioli.

Una cosa es segura: este descubrimiento abre el portón Para muchos aplicaciones potencial, especialmente para operaciones de calculo que requieren memoria. De hecho, gracias a su extraño comportamiento, el dióxido de vanadio es capaz de almacenar más datos (de diferentes estados) que los materiales convencionales que se limitan a la información. binarios. En su caso, hablamos de memoria estructural, donde la información se almacena directamente en las modificaciones estructurales que realizó, mientras que para otros materiales hablamos de memoria electrónica, donde solo son posibles dos estados electrónicos.