นักวิจัย EPFL ได้ค้นพบว่าวาเนเดียมไดออกไซด์ (VO 2 ) ซึ่งเป็นสารประกอบที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถ “จดจำ” ประวัติความเป็นมาของสิ่งเร้าภายนอกก่อนหน้านี้ได้ทั้งหมด นี่เป็นเอกสารชิ้นแรกที่ได้รับการระบุว่ามีทรัพย์สินนี้ แม้ว่าอาจมีอย่างอื่นอีกก็ตาม
Mohammad Samizadeh Nikoo นักศึกษาระดับปริญญาเอกของ EPFL’s Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab) ได้ค้นพบโอกาสในระหว่างการวิจัยของเขาเกี่ยวกับการเปลี่ยนเฟสในวาเนเดียมไดออกไซด์ (VO 2 ) VO 2 มีเฟสฉนวนเมื่อคลายตัวที่อุณหภูมิห้อง และผ่านการเปลี่ยนสถานะฉนวนเป็นโลหะที่สูงชันที่ 68 °C โดยที่โครงสร้างโครงตาข่ายจะเปลี่ยนแปลงไป คลาสสิก VO 2 แสดงหน่วยความจำที่ระเหยได้: “วัสดุเปลี่ยนกลับเป็นสถานะฉนวนทันทีหลังจากขจัดสิ่งกระตุ้น” Samizadeh Nikoo กล่าว สำหรับวิทยานิพนธ์ของเขา เขาเริ่มค้นหาว่าต้องใช้เวลานานแค่ไหนสำหรับ VO 2 เพื่อเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง แต่งานวิจัยของเขานำเขาไปสู่เส้นทางที่แตกต่าง: หลังจากทำการวัดหลายร้อยครั้ง เขาได้สังเกตเห็นผลกระทบของหน่วยความจำในโครงสร้างของวัสดุ
การค้นพบที่ไม่คาดคิด
ในการทดลองของเขา Samizadeh Nikoo ใช้กระแส ไฟฟ้ากับตัวอย่าง VO 2 “กระแสน้ำเคลื่อนผ่านวัสดุ ตามเส้นทางจนกระทั่งไหลออกไปอีกด้านหนึ่ง” เขาอธิบาย เมื่อกระแสร้อนขึ้นกับตัวอย่าง ก็ทำให้ VO 2 เปลี่ยนสถานะ และเมื่อกระแสไหลผ่านไป วัสดุก็กลับสู่สถานะเริ่มต้น จากนั้น Samizadeh Nikoo ใช้ชีพจรที่สองกับวัสดุ และเห็นว่าเวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนสถานะนั้นเชื่อมโยงโดยตรงกับประวัติของวัสดุ “The VO 2 ดูเหมือนจะ ‘จำ’ การเปลี่ยนแปลงในเฟสแรกและคาดหวังต่อไป” ศ.เอลิสัน มาติโอลี หัวหน้า POWERlab อธิบาย “เราไม่ได้คาดหวังว่าจะเห็นผลของหน่วยความจำประเภทนี้ และไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่กับโครงสร้างทางกายภาพของวัสดุ เป็นการค้นพบใหม่: ไม่มีวัสดุอื่นใดที่มีพฤติกรรมในลักษณะนี้”
หน่วยความจำสูงสุดสามชั่วโมง
นักวิจัยพบว่า VO 2 สามารถจดจำสิ่งเร้าภายนอกล่าสุดได้นานถึงสามชั่วโมง Matioli กล่าวว่า “ผลกระทบของหน่วยความจำอาจคงอยู่เป็นเวลาหลายวัน แต่ขณะนี้เราไม่มีเครื่องมือที่จำเป็นในการวัดผลดังกล่าว
การค้นพบของทีมวิจัยมีความสำคัญ เนื่องจากผลของความจำที่พวกเขาสังเกตเห็นนั้นเป็นคุณสมบัติโดยกำเนิดของตัววัสดุเอง วิศวกรพึ่งพาหน่วยความจำในการคำนวณทุกประเภท และวัสดุที่สามารถปรับปรุงกระบวนการคำนวณโดยนำเสนอความจุที่มากขึ้น ความเร็ว และการลดขนาดเป็นที่ต้องการสูง VO 2 ทำเครื่องหมายทั้งสามช่องนี้ ยิ่งไปกว่านั้น หน่วยความจำเชิงโครงสร้างที่ต่อเนื่องของมันทำให้หน่วยความจำแตกต่างจากวัสดุทั่วไปที่จัดเก็บข้อมูลเป็นข้อมูลไบนารีขึ้นอยู่กับการจัดการสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์
นักวิจัยได้ดำเนินการวัดจำนวนมากเพื่อให้ได้ผลการวิจัย พวกเขายังยืนยันผลลัพธ์ด้วยการใช้วิธีการใหม่นี้กับวัสดุต่างๆ ในห้องปฏิบัติการอื่นๆ ทั่วโลก การค้นพบนี้จำลองสิ่งที่เกิดขึ้นในสมองได้เป็นอย่างดี เนื่องจากสวิตช์ VO2 ทำหน้าที่เหมือนกับเซลล์ประสาท
