يتجاوز عدد حالات جدري القرود الي 1000 حالة في مركز السيطرة على الأمراض

مركب ثاني أكسيد الفاناديوم يتصرف بطريقة غريبة ويتذكر المحفزات

رسم توضيحي لذاكرة "ذاكرة" ثاني أكسيد الفاناديوم.

وجد الباحثون أنه ليس على قيد الحياة ، وليس له هياكل تقترب حتى من تعقيد الدماغ ، لكن مركبًا يسمى ثاني أكسيد الفاناديوم قادر على تذكر المحفزات الخارجية السابقة.

هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تحديد هذه القدرة في مادة ؛ لكنها قد لا تكون الأخيرة. لهذا الاكتشاف بعض الآثار المثيرة للاهتمام فيما يتعلق بتطوير الأجهزة الإلكترونية ، ولا سيما معالجة البيانات وتخزينها.

كتب فريق من الباحثين بقيادة المهندس الكهربائي محمد سامي زاده نيكو من مدرسة البوليتكنيك الفدرالية في لوزان في سويسرا في ورقتهم : نُبلغ هنا عن حالات هيكلية طويلة العمر يمكن الوصول إليها إلكترونيًا في ثاني أكسيد الفاناديوم والتي يمكن أن توفر مخططًا لتخزين البيانات ومعالجتها .

يمكن لهذه الأجهزة الوظيفية الشبيهة بالزجاج أن تتفوق في الأداء على إلكترونيات أشباه الموصلات وأكاسيد المعادن التقليدية من حيث السرعة واستهلاك الطاقة والتصغير ، فضلاً عن توفير طريق للحسابات العصبية والذكريات متعددة المستويات.

ثاني أكسيد الفاناديوم (VO 2 ) مادة تم طرحها مؤخرًا كبديل أو مكمل للسيليكون كأساس للأجهزة الإلكترونية ، نظرًا لقدرتها على التفوق على المادة الأخيرة كأشباه موصلات.

واحدة من أكثر الخصائص إثارة للاهتمام لـ VO 2 هي أنه ، تحت 68 درجة مئوية (154.4 درجة فهرنهايت) ، يتصرف كعازل - ولكن فوق درجة الحرارة الحرجة تلك ، يتحول فجأة إلى معدن ، مع موصلية جيدة ، وهو تغيير يعرف باسم انتقال عازل معدني .

في الآونة الأخيرة فقط ، في عام 2018 ، اكتشف العلماء السبب: مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتغير الطريقة التي ترتب بها الذرات نفسها في نمطها الشبكي.

عندما تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى ، تعود المادة إلى حالتها العازلة الأصلية. شرع Samizadeh Nikoo في الأصل في التحقيق في المدة التي يستغرقها VO 2 للانتقال من العازل إلى المعدن ، والعكس صحيح ، حيث أخذ القياسات أثناء تشغيله للمفتاح.

كانت هذه القياسات هي التي كشفت عن شيء غريب للغاية. على الرغم من أنه عاد إلى نفس حالة البداية ، إلا أن VO 2 تصرف كما لو كان يتذكر النشاط الأخير.

تضمنت التجارب إدخال تيار كهربائي إلى المادة ، والذي يأخذ مسارًا دقيقًا من جانب إلى آخر. أدى هذا التيار إلى تسخين VO 2 ، مما تسبب في تغيير حالته - إعادة الترتيب المذكورة أعلاه للبنية الذرية. عندما تمت إزالة التيار ، استرخى التركيب الذري مرة أخرى.

عندما أعيد تطبيق التيار ، أصبحت الأمور ممتعة.

يوضح المهندس الكهربائي إليسون ماتيولي من EPFL : يبدو أن VO 2  يتذكر انتقال المرحلة الأولى ويتوقع المرحلة التالية . لم نتوقع رؤية هذا النوع من تأثير الذاكرة ، ولا علاقة له بالحالات الإلكترونية بل بالبنية المادية للمادة. إنه اكتشاف جديد: لا توجد مادة أخرى تتصرف بهذه الطريقة.

كشف عمل الفريق أن VO 2 قام بتخزين نوع من المعلومات حول أحدث تيار تم تطبيقه لمدة ثلاث ساعات على الأقل. في الواقع ، يمكن أن تكون أطول بشكل ملحوظ - لكن ليس لدينا حاليًا الأدوات اللازمة لقياس ذلك ، يقول ماتيولي.

يذكّر المفتاح بسلوك الخلايا العصبية في الدماغ ، والتي تعمل كوحدة ذاكرة ومعالج. يمكن أن يكون للحوسبة القائمة على نظام مماثل ، التي توصف بأنها تقنية عصبية الشكل ، ميزة حقيقية على الرقائق الكلاسيكية ولوحات الدوائر.

نظرًا لأن هذه الخاصية المزدوجة متأصلة في المادة ، يبدو أن VO 2 يحدد جميع مربعات قائمة الرغبات لأجهزة الذاكرة: إمكانية السعة العالية والسرعة العالية وقابلية التوسع. بالإضافة إلى ذلك ، تمنحه خصائصه ميزة على أجهزة الذاكرة التي تشفر البيانات بتنسيق ثنائي تتحكم فيه الحالات الكهربائية.

كتب الباحثون : لقد أبلغنا عن ديناميكيات شبيهة بالزجاج في VO 2 والتي يمكن أن تكون متحمسًا في نطاقات زمنية تقل عن نانوثانية ومراقبتها لعدة مراتب في الوقت المناسب ، من ميكروثانية إلى ساعات .

وبالتالي ، يمكن أن تلبي أجهزتنا الوظيفية المطالب المستمرة للإلكترونيات فيما يتعلق بتقليل الحجم والتشغيل السريع وتقليل مستوى إمداد الجهد الكهربائي.