I ricercatori dell'EPFL hanno scoperto che il biossido di vanadio (VO₂ ), un composto utilizzato in elettronica, è in grado di "ricordare" l'intera storia di precedenti stimoli esterni. Questo è il primo materiale ad essere identificato come in possesso di questa proprietà, anche se potrebbero essercene altri.

Mohammad Samizadeh Nikoo, un dottorato di ricerca studente presso il Power and Wide-band-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab) dell'EPFL, ha fatto una scoperta casuale durante la sua ricerca sulle transizioni di fase nel biossido di vanadio (VO₂ ). VO₂ ha una fase isolante quando è rilassato a temperatura ambiente e subisce una ripida transizione da isolante a metallo a 68 ° C, dove la sua struttura reticolare cambia. Classicamente, VO₂ mostra una memoria volatile:"il materiale torna allo stato isolante subito dopo aver rimosso l'eccitazione", afferma Samizadeh Nikoo. Per la sua tesi, ha deciso di scoprire quanto tempo ci vuole per VO₂ per passare da uno stato all'altro. Ma la sua ricerca lo ha portato su una strada diversa:dopo aver effettuato centinaia di misurazioni, ha osservato un effetto memoria nella struttura del materiale.

Una scoperta inaspettata

Nei suoi esperimenti, Samizadeh Nikoo ha applicato una corrente elettrica a un campione di VO₂ . "La corrente si è spostata attraverso il materiale, seguendo un percorso fino a quando non è uscita dall'altra parte", spiega. Quando la corrente ha riscaldato il campione, ha causato il VO₂ per cambiare stato. E una volta passata la corrente, il materiale è tornato allo stato iniziale.

Samizadeh Nikoo ha quindi applicato un secondo impulso di corrente al materiale e ha visto che il tempo necessario per cambiare stato era direttamente collegato alla storia del materiale. "Il VO₂ sembrava 'ricordare' la prima transizione di fase e anticipare la successiva", spiega la prof.ssa Elison Matioli, che dirige il POWERlab. "Non ci aspettavamo di vedere questo tipo di effetto memoria, e non ha nulla a che fare con gli stati elettronici ma piuttosto con la struttura fisica del materiale. È una nuova scoperta:nessun altro materiale si comporta in questo modo."

Un ricordo fino a tre ore

I ricercatori hanno poi scoperto che VO₂ è in grado di ricordare il suo stimolo esterno più recente per un massimo di tre ore. "L'effetto memoria potrebbe infatti persistere per diversi giorni, ma al momento non disponiamo degli strumenti necessari per misurarlo", afferma Matioli.

La scoperta del team di ricerca è importante perché l'effetto memoria che hanno osservato è una proprietà innata del materiale stesso. Gli ingegneri si affidano alla memoria per eseguire calcoli di ogni tipo e i materiali che potrebbero migliorare il processo di calcolo offrendo maggiore capacità, velocità e miniaturizzazione sono molto richiesti. VO₂ spunta tutte e tre queste caselle. Inoltre, la sua memoria strutturale continua lo distingue dai materiali convenzionali che memorizzano i dati come informazioni binarie dipendenti dalla manipolazione degli stati elettronici.

I ricercatori hanno eseguito una serie di misurazioni per arrivare ai loro risultati. Hanno anche confermato i loro risultati applicando il nuovo metodo a diversi materiali in altri laboratori in tutto il mondo. Questa scoperta replica bene ciò che accade nel cervello, come VO₂ gli interruttori agiscono proprio come i neuroni. + Esplora ulteriormente

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