能夠像大腦一樣“記住”以前外部刺激的整個歷史（圖片來源：POWERlab/2022 EPFL）

瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究人員發現，二氧化釩（VO2）是一種用于電子產品的化合物，能夠“記住”以前外部刺激的整個歷史。這是第一個被確定為具有這種特性的材料，盡管可能還有其他材料。

MOHAMMAD Samizadeh Nikoo是EPFL功率和寬帶隙電子研究實驗室（POWERlab）的博士生，他在研究VO2相變時偶然發現了這一發現。他和他的同事在Nature Electronics的一篇論文中報告了他們的發現。

當在室溫下松弛時，VO2是絕緣的，但它在68°C下經歷陡峭的絕緣體到金屬的轉變，其晶格結構發生變化。不過，這種狀態不會持續很長時間：“材料在去除激發后立即恢復到絕緣狀態，”Nikoo說。

在他的論文中，Nikoo開始探索VO2從一種狀態過渡到另一種狀態需要多長時間。但他的研究使他走上了一條不同的道路 - 在進行了數百次測量之后，他觀察到材料結構中的記憶效應。

在他的實驗中，Nikoo將電流施加到VO2的樣品上。“電流穿過材料，沿著一條路徑移動，直到它從另一側退出，”他解釋說。

當電流加熱樣品時，它導致VO2改變狀態。然后，一旦電流通過，材料就會恢復到其初始狀態。但是當Nikoo對材料施加第二個電流脈沖時，他發現改變狀態所需的時間與材料的歷史直接相關。

“VO2似乎'記得'第一階段的過渡，并預測下一個階段的過渡，”POWERlab負責人Elison Matioli說。“我們沒想到會看到這種記憶效應，它與電子狀態無關，而是與材料的物理結構有關。這是一個新穎的發現：沒有其他材料以這種方式表現。

研究人員繼續發現，VO2能夠記住其最近的外部刺激長達三個小時。“記憶效應實際上可能會持續幾天，但我們目前還沒有測量所需的儀器，”Matioli說。

研究小組的發現很重要，因為他們觀察到的記憶效應是材料本身的固有屬性。工程師依靠內存來執行各種計算，而通過提供更大的容量，速度和小型化來增強計算過程的材料需求量很大。VO2 勾選所有這三個框。更重要的是，其連續的結構存儲器使其與傳統材料區分開來，這些材料將數據存儲為依賴于電子狀態操縱的二進制信息。

研究人員進行了大量測量以得出他們的發現。他們還通過將新方法應用于全球其他實驗室的不同材料來證實他們的結果。這一發現很好地復制了大腦中發生的事情，因為VO2開關可以像神經元一樣起作用。