研究人员发现了一种可以像大脑一样学习的材料洛桑 联邦理工学院二氧化钒 (VO2)，一种能够“记住”先前外部刺激的整个历史的化合物。学分：POWERlab / 2022 EPFLEPFL 研究人员发现，电子产品中使用的二氧化钒 (VO 2 ) 能够“记住”先前外部刺激的整个历史。这是第一个被确定为具有该属性的材料，尽管可能还有其他材料。Mohammad Samizadeh Nikoo，博士 EPFL 功率和宽带隙电子研究实验室 (POWERlab) 的一名学生在研究二氧化钒 (VO 2 )的相变过程中发现了一个偶然的发现。VO 2在室温下松弛时具有绝缘相，并在 68 °C 时经历陡峭的绝缘体到金属的转变，其晶格结构发生变化。传统上，VO 2表现出易失性记忆：“材料在消除激发后立即恢复到绝缘状态”，Samizadeh Nikoo 说。对于他的论文，他着手研究 VO 2需要多长时间从一种状态过渡到另一种状态。但他的研究使他走上了一条不同的道路：在进行了数百次测量后，他观察到材料结构中的记忆效应。

意外的发现

在他的实验中，Samizadeh Nikoo 将电流施加到 VO 2样品上。“电流穿过材料，沿着一条路径移动，直到它从另一侧退出，”他解释道。当电流加热样品时，它会导致 VO 2改变状态。而一旦电流过去，物质又恢复了初始状态。

Samizadeh Nikoo 然后将第二个电流脉冲施加到材料上，发现改变状态所需的时间与材料的历史直接相关。“VO 2似乎‘记住’了第一个相变并预测了下一个相变，”POWERlab 负责人 Elison Matioli 教授解释说。“我们没想到会看到这种记忆效应，它与电子状态无关，而是与材料的物理结构有关。这是一个新发现：没有其他材料以这种方式表现。”

长达三个小时的记忆

研究人员继续发现VO 2能够记住其最近的外部刺激长达三个小时。“记忆效应实际上可以持续几天，但我们目前没有测量它所需的仪器，”马蒂奥利说。

研究小组的发现很重要，因为他们观察到的记忆效应是材料本身的固有特性。工程师依靠内存来执行各种计算，而能够通过提供更大容量、速度和小型化来增强计算过程的材料的需求量很大。VO 2勾选了所有这三个框。更重要的是，它的连续结构记忆使其与传统材料不同，传统材料将数据存储为依赖于电子状态操作的二进制信息。

研究人员进行了一系列测量以得出他们的发现。他们还通过将新方法应用于世界各地其他实验室的不同材料来证实他们的结果。这一发现很好地复制了大脑中发生的事情，因为 VO 2开关的作用就像神经元一样。