Gli ossidi dei metalli di transizione (TMO) sono ampiamente studiati, materiali tecnologicamente importanti, a causa delle loro complesse interazioni elettroniche, determinando una grande varietà di fenomeni collettivi. Gli effetti della memoria nei TMO hanno suscitato un enorme interesse, essendo sia di fondamentale interesse scientifico che di significato tecnologico.
Dr. Amos Sharoni del Dipartimento di Fisica dell'Università Bar-Ilan, e Istituto di nanotecnologie e materiali avanzati (BINA), ha ora scoperto un nuovo tipo di effetto memoria, non correlato agli effetti sulla memoria precedentemente riportati.
Dott.ssa Sharoni, insieme al suo allievo Naor Vardi, e supportato dalla modellazione teorica di Yonatan Dubi della Ben-Gurion University nel Negev, utilizzato un semplice disegno sperimentale per studiare i cambiamenti nelle proprietà di due TMO, VO2 e NdNiO3, che subiscono una transizione di fase metallo-isolante. I loro risultati, appena pubblicato sulla rivista Materiale avanzato , non solo dimostrano un nuovo fenomeno ma, importante, fornire anche una spiegazione della sua origine.
Memoria di inversione di rampa
Le transizioni metallo-isolante sono transizioni da un metallo (materiale con una buona conduttività elettrica delle cariche elettriche) a un isolante (materiale in cui la conduttività delle cariche viene rapidamente soppressa). Queste transizioni possono essere ottenute con una piccola variazione di parametri esterni come pressione o temperatura.
Nell'esperimento di Sharoni, quando riscaldati i TMO studiati transitano da uno stato all'altro, e le loro proprietà subiscono un cambiamento, iniziando in una piccola area dove si sviluppano e poi crescono "isole", e viceversa durante il raffreddamento, simile alla coesistenza di ghiaccio e acqua durante la fusione. Sharoni ha raffreddato i suoi campioni mentre era in corso la transizione, e poi ha esaminato cosa è successo quando sono stati riscaldati. Scoprì che quando l'ossido di metallo riscaldato raggiungeva il punto di temperatura in cui si era verificato il raffreddamento, questo è, nello stato di coesistenza di fase - è stato misurato un aumento della resistenza. E questo aumento della resistenza è stato osservato in ogni punto diverso in cui è stato avviato il raffreddamento. Questo fenomeno prima sconosciuto e sorprendente dimostra la creazione di una "memoria".
Sharoni spiega:"Quando la rampa di temperatura è invertita, e il campione viene raffreddato anziché riscaldato, il cambio di direzione crea una "cicatrice" ovunque vi sia un confine di fase tra le isole conduttrici e isolanti. La sequenza di inversione di rampa "cifra" nel TMO una "memoria" della temperatura di inversione, che si manifesta come una maggiore resistenza". Inoltre, è possibile creare e memorizzare più di una "memoria" nello stesso spazio fisico.
Sharoni paragona la creazione di una "cicatrice" al movimento delle onde in riva al mare. Un'onda si precipita sulla spiaggia e mentre si allontana lascia un piccolo tumulo sabbioso nel punto più lontano che ha raggiunto. Quando l'onda ritorna, rallenta e frena quando raggiunge l'ostacolo del tumulo sul suo cammino. Però, se segue un'onda forte, si precipita sul tumulo e lo distrugge. Allo stesso modo, Sharoni ha scoperto che un ulteriore riscaldamento del TMO gli consente di completare la transizione e di attraversare i confini sfregiati, "guarire" le cicatrici e cancellare immediatamente la memoria. Al contrario, il raffreddamento non li cancella.
Tecnologia e sicurezza
I risultati del lavoro di Sharoni avranno un impatto importante su ulteriori ricerche, sia sperimentale che teorico, e la semplicità del disegno sperimentale consentirà ad altri gruppi che studiano sistemi rilevanti di eseguire misurazioni simili con facilità.
La natura multi-stato dell'effetto memoria, per cui più di un'informazione può coesistere nello stesso spazio, potrebbe essere sfruttato per la tecnologia della memoria. E mentre i dati del computer cancellati non sono sicuri e possono essere recuperati, almeno in parte, da hacker di talento, la proprietà di "cancellazione alla lettura" di questo sistema potrebbe dare un contributo inestimabile alle tecnologie di sicurezza.
