کشف ماده ای که مانند مغز حافظه دارد! - نامیت

محمد سمیع زاده نیکو(Mohammad Samizadeh Nikoo) ، دانشجوی دکتری در آزمایشگاه تحقیقاتی الکترونیک قدرت و شکاف گسترده(POWERlab) دانشگاه فدرال لوزان، در طول تحقیقات خود در خصوص انتقال فاز وانادیم دی اکسید(VO2) به کشفی تصادفی دست یافت. زمانی که وانادیم دی اکسید در دمای اتاق قرار می گیرد، حالت عایق دارد و در دمای 68 درجه سانتیگراد از فاز عایق به فاز فلزی در می آید و ساختار شبکه ای آن تغییر می نماید.

سمیع زاده نیکو می گوید: وانادیم دی اکسید ویژگی های یک حافظه فرار را از خود نشان می دهد: این ماده بلافاصله پس از حذف محرک به حالت عایق خود باز می گردد. سمیع زاده نیکو برای سرانجام نامه خود، تصمیم گرفت کشف کند که چقدر طول می کشد تا وانادیم دی اکسید از حالتی به حالت دیگر منتقل گردد. اما این تحقیقات، او را به سوی کشف دیگری راهنمایی کرد. پس از انجام صدها میزان گیری، او اثر حافظه را در ساختار این ماده مشاهده کرد.

یک کشف غیرمنتظره

سمیع زاده نیکو در آزمایشات خود جریان الکتریکی را بر نمونه ای از وانادیم دی اکسید اعمال کرد. او شرح می دهد: جریان در سراسر مواد حرکت و مسیری را دنبال کرد تا اینکه از طرف دیگر خارج شد. همانطور که جریان نمونه را گرم می نماید، باعث تغییر حالت آن می گردد. ماده پس از گذشتن جریان، به حالت اولیه خود بازگشت.

او سپس یک جریان دوم را روی این ماده اعمال کرد و مشاهده کرد که زمان تغییر حالت آن به طور مستقیم با تاریخچه آن مرتبط است. پروفسور الیسون ماتیولی(Elison Matioli)، رئیس آزمایشگاه تحقیقاتی الکترونیک قدرت و شکاف گسترده شرح می دهد: به نظر می رسید وانادیم دی اکسید، انتقال فاز اولیه خود را به یاد می آورد و مرحله بعدی را پیش بینی می نماید. ما انتظار نداشتیم این نوع اثر حافظه را ببینیم، و این ربطی به حالت های الکترونیکی ندارد، بلکه به ساختار فیزیکی مواد مربوط می گردد. این یک کشف تازه است: هیچ ماده دیگری به این شکل رفتار نمی نماید.

یادآوری تا سه ساعت

محققان در ادامه دریافتند که وانادیم دی اکسید قادر است تعامل با آخرین محرک خارجی را تا سه ساعت به خاطر بسپارد. ماتیولی می گوید: اثر حافظه در واقع می تواند برای چند روز باقی بماند، اما ما در حال حاضر ابزار لازم برای میزان گیری آن را نداریم.

کشف این گروه تحقیقاتی از این جهت اهمیت دارد که اثر حافظه ای که آنها مشاهده کردند یک ویژگی ذاتی متعلق به خود ماده است.

مهندسان برای انجام انواع محاسبات بر حافظه متکی هستند و موادی که می توانند فرآیند محاسبات را با ارائه ظرفیت و سرعت بیشتر در میزان کوچک تر بهبود بخشند، تقاضای زیادی دارند. وانادیم دی اکسید هر سه این موارد را شامل می گردد. علاوه بر این، حافظه ساختاری و پیوسته آن، آن را از مواد معمولی که داده ها را به عنوان اطلاعات باینری و وابسته به دستکاری حالت های الکترونیکی ذخیره می نمایند، متمایز می نماید.

محققان برای رسیدن به این نتایج، میزان گیری های زیادی انجام دادند. این کشف به خوبی آنچه در مغز اتفاق می افتد را شبیه سازی می نماید، زیرا تغییرات واندیم دی اکسید درست مانند نورون ها عمل می نمایند.