ის ცოცხალი არ არის და თავის ტვინის კომპლექსურობასთან მიახლოებული სტრუქტურაც კი არ აქვს, მაგრამ როგორც მკვლევრებმა დაადგინეს, ნაერთს, რომელსაც ვანადიუმის დიოქსიდი ჰქვია, შეუძლია „დაიმახსოვროს“ წარსულში გადატანილი გარე სტიმული.
პირველი შემთხვევაა, როდესაც ეს შესაძლებლობა ნივთიერებაში გამოავლინეს, მაგრამ შეიძლება, უკანასკნელი არ იყოს. აღმოჩენას საკმაოდ დამაინტრიგებელი გავლენა ექნება ელექტრონულ მოწყობილობათა განვითარებაზე, განსაკუთრებით მონაცემთა დამუშავებასა და შენახვაზე.
„ვიუწყებით ვანადიუმის დიოქსიდში ელექტრონულად ხელმისაწვდომი ხანგრძლივი სტრუქტურული მდგომარეობის შესახებ, რომელსაც შეუძლია შემოგვთავაზოს სქემა მონაცემთა შენახვისა და დამუშავებისთვის“, — წერს მკვლევართა ჯგუფი, რომელსაც შვეიცარიის ქალაქ ლოზანის ფედერალური პოლიტექნიკური სკოლის ელექტროინჟინერი მოჰამად სამიზადე ნიკო ხელმძღვანელობდა.
მათი განცხადებით, ამ მინის მსგავსმა ფუნქციურმა მოწყობილობებმა შეიძლება აჯობოს ტრადიციულ ლითონ-ოქსიდურ ნახევარგამტარ ელექტრონიკას სიჩქარის, ენერგომოხმარების და მინიატურიზაციის თვალსაზრისით, ასევე შემოგვთავაზოს ნეირომორფული კომპიუტერული გამოთვლებისა და მრავალდონიანი მეხსიერების გზა.
ვანადიუმის დიოქსიდი (VO2) არის ნივთიერება, რომელიც ცოტა ხნის წინ სილიციუმის, როგორც ელექტრონულ მოწყობილობათა საფუძვლის ალტერნატივად ან შემავსებლად აღიარეს; ამის მიზეზი ის არის, რომ ეს ნივთიერება, როგორც ნახევარგამტარი, სილიციუმს ჯობნის.
VO2-ის ერთ-ერთი ყველაზე დამაინტრიგებელი თვისება ის არის, რომ 68 გრადუსზე დაბლა, ის ელექტროგაუმტარია, მაგრამ ამ კრიტიკული ტემპერატურის ზემოთ, უეცრად ლითონად გარდაიქმნება და აქვს კარგი გამტარობა; ასეთ ცვლილებას ლითინ-გაუმტარ გადასვლას უწოდებენ.
ამის მიზეზი მეცნიერებმა მხოლოდ 2018 წელს აღმოაჩინეს: ტემპერატურის მატებასთან ერთად, იცვლება ატომების განლაგების გზა მათივე ცხაურისებრ მახასიათებელში.
როდესაც ტემპერატურა კვლავ დაბლა ეცემა, ნივთიერება თავდაპირველ გაუმტარ მდგომარეობას უბრუნდება. სამიზადე ნიკომ ჯერ შეისწავლა, რა დრო სჭირდებოდა VO2-ს გაუმტარიდან ლითონად გადაქცევისთვის და პირიქით.
ჩატარებული გაზომვების შედეგად, რაღაც განსაკუთრებული გამოვლინდა. მიუხედავად იმისა, რომ იმავე საწყის მდგომარეობას დაუბრუნდა, VO2 ისე იქცეოდა, თითქოს მას ბოლოდროინდელი აქტივობა „ახსოვდა“.
ექსპერიმენტის ფარგლებში, ნივთიერებაში გაატარეს ელექტროდენი, რომელმაც ზუსტი გზა გაიარა ერთი ბოლოდან მეორისკენ. დენმა VO2 გაათბო, რამაც მისი მდგომარეობის ცვლილება გამოიწვია — ანუ ატომთა სტრუქტურის ზემოთ ხსენებული გადალაგება. როდესაც დენი გამორთეს, ატომური სტრუქტურა თავდაპირველ მდგომარეობას დაუბრუნდა.
როდესაც დენი კვლავ გაატარეს, ყველაფერი კიდევ უფრო საინტერესო გახდა.
„ისე ჩანდა, თითქოს VO2-ს გადასვლის წინა ფაზა „ახსოვდა“ და შემდეგს ელოდებოდა. მეხსიერების ამ სახის ეფექტის ხილვას არ ველოდით. ამას ელექტრონულ მდგომარეობასთან კი არ ჰქონდა რაიმე საერთო, არამედ ნივთიერების ფიზიკურ სტრუქტურასთან. ახალი აღმოჩენაა: ასე არც ერთი სხვა ნივთიერება არ იქცევა“, — განმარტავს ლოზანის ფედერალური პოლიტექნიკური სკოლის ელექტროინჟინერი ელისონ მატიოლი.
ჯგუფის მიერ ჩატარებულმა სამუშაოებმა ცხადყო, რომ VO2-მა სულ მცირე ბოლო სამი საათის განმავლობაში შეინახა გარკვეული ინფორმაცია ბოლოს მოდებული ელექტროდენის შესახებ. უფრო მეტიც, ეს უფრო დიდხანს გაგრძელდა, მაგრამ მკვლევრები ამბობენ, რომ ჯერ არ გვაქვს ამის გასაზომად საჭირო ინსტრუმენტები.
ასეთი გადართვა თავის ტვინში ნეირონების ქცევას წააგავს, რომლებიც როგორც მეხსიერების, ისე მისი დამუშავების როლს ასრულებენ. ასეთივე სისტემაზე დაფუძნებულ კომპიუტერულ ტექნოლოგიას რეალური უპირატესობა უნდა ჰქონდეს კლასიკურ ჩიპებთან და ნაბეჭდ დაფებთან (პლატა) შედარებით; ამას ნეირომორფულ ტექნოლოგიას უწოდებენ.
ვინაიდან ასეთი ორმაგი მახასიათებელი ნივთიერებისთვის თანდაყოლილია, როგორც ჩანს, VO2 მეხსიერების მოწყობილობებისთვის სასურველი სიის ყველა ველს მონიშნავს: მაღალი ტევადობის პოტენციალი, მაღალი სიჩქარე და მასშტაბურობა.
კვლევა Nature Electronics-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
