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標題: 科學家們發現一種具有記憶性的化合物 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2022-8-29 07:39 AM 標題: 科學家們發現一種具有記憶性的化合物

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　　它並不是活的﹐且甚至沒有接近大腦複雜度的結構﹐但是研究人員發現﹐一種稱作二氧化釩(vanadium dioxide﹐VO2)的化合物能夠「記得」過去的外部刺激。這是第一次﹐在一種材料中辨識出這種能力﹐但這可能不會是最後一個。這項發現可能會對電子設備的研發﹐具有相當有趣的意涵﹐尤其是在資料處理以及儲存方面。
　　由瑞士洛桑聯邦理工學院(Ecole Polytechnique Federale de Lausanne﹐EPFL)的電機工程師穆罕默德·薩米查德·尼可博士(Mohammad Samizadeh Nikoo)所領導的研究員團隊寫到﹕「在此﹐我們報導了﹐在VO2當中有電子上可取得的長存結構狀態﹐可以提供資料儲存與處理上的方案。」他說﹕「這些像玻璃的功能性設備﹐在速度﹑能量消耗﹑及小型化方面﹐都可能能勝過典型的金屬氧化物半導體電子產品﹐且能夠提供仿神經型態電腦(neuromorphic computation)與多值記憶體(multilevel memories)的一條路徑。」。
　　VO2是一種近年來被建議用來作為矽的替代或是補體的材料﹐用來作為電子設備的基礎﹐這是因為它具有勝過矽作為半導體材料的潛力。VO2最有趣的性質之一是﹐在攝氏68度之下﹐它表現如同絕緣體﹐但是在那個臨界溫度之上的話﹐它會很突然地轉變為金屬﹐具有良好導電性。這個轉變稱作金屬-絕緣體轉換(metal-insulator transition)。
　　一直到最近2018年﹐科學家才發隨著溫度上升﹐原子排列在晶格中的方式發生了變化。當溫度掉回去時﹐這個材料會恢復成原本的絕緣體狀態。薩米查德·尼可博士一開始目標是要調查VO2需要花多少時間從絕緣體轉換成金屬﹐反之亦然。他從觸動開關時開始進行量測。就是這些量測數據揭開了某些非常奇異的東西。雖然它回到了相同的起始狀態﹐VO2卻表現得彷彿是它記得最近的活動。
　　實驗包括了從一端到另外一端﹐從一條精確的路徑﹐將電流導入至該材料當中。這個電流加熱了VO2﹐導致它改變其狀態﹐也就是先前提到的原子結構重新排列。當移除電流時﹐原子結構再次鬆弛。當再度施加電流時﹐事情變得有趣了。EPFL的電機工程師艾里森·馬蒂歐里教授(Elison Matioli)解釋﹕「VO2似乎會『記得』第一次的相變化﹐並期待著下一次。我們並未預期見到這種記憶效果﹐且這與材料的電狀態無關﹐而是與材料的物理結構有關。這是一項嶄新發現﹐沒有其他材料如此表現。」。
　　馬蒂歐里教授說﹕「團隊的研究顯示說﹐VO2會儲存關於最近施加電流的某種訊息達至少三小時。事實上﹐時間可能更長﹐但我們目前沒有所須的儀器來量測。」這個開關令人聯想到大腦中神經元的行為﹐它們同時作為記憶與處理器的單元。被描述為仿神經型態科技的﹑根據類似系統所產生的電腦可能會有超過傳統晶片與電路板的優勢。
　　因為這種雙重特性是VO2與生俱來的﹐因此它似乎符合記憶體設備的所有夢想清單。具有高容量的﹑高速度﹑及規模化的潛力。除此之外﹐其性質給予它在記憶體設備的優勢﹐這些設備是以受電狀態控制的二進位格式﹐對資料進行編碼。研究人員寫到﹕「我們已報導了﹐在VO2中有玻璃般的動力學﹐可以在次奈秒的時間尺度下被激發﹐且在數個數量級的時間下被監控﹐從幾個微秒到數小時。因此﹐對於電子產品持續在縮小尺寸﹑快速運作﹑以及降低電壓供給程度的要求方面﹐我們的功能性設備預期可以符合這些持續的要求。」。

作者: stolenboot 時間: 2022-8-29 09:56 PM

這文章還沒有通過同行評審吧? 他們好象也沒有證明"原子結構再次鬆弛"即是回到基態, 也不知有沒有考慮到一個尷尬的可能: 雜質
外國有些新聞網站居然用上了"This Material Can Learn Like The Brain!"做標題,

作者: 林永慶房仲網 時間: 2022-8-29 10:05 PM

看起來沒前途的晶體，大部分的鐵磁性材料都有這功能

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