Dióxido de vanadio (VO2), un compuesto capaz de “recordar” toda la historia de estímulos externos anteriores. Crédito: POWERlab / 2022 EPFL
El dióxido de vanadio tiene la capacidad de “recordar” la historia completa de los estímulos ambientales pasados.
Durante su investigación sobre las transiciones de fase en el dióxido de vanadio (VO2), Mohammad Samizadeh Nikoo, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Investigación de Electrónica de Brecha de Banda Ancha y Potencia (POWERlab) en la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), ha hecho un descubrimiento inesperado. Cuando se expande a temperatura ambiente, el VO2 tiene una fase aislante y sufre una transición brusca de aislante a metal a 68 °C (154 °F), donde cambia su estructura reticular.
Según Samizadeh Nikoo, VO2 tiene una memoria volátil: “el material vuelve al estado aislante justo después de la eliminación de la excitación”. Buscó saber cuánto tiempo se tarda en VO2 trasladarse de un estado a otro para su tesis. Sin embargo, su investigación da un giro diferente: tras recopilar cientos de medidas, descubre un efecto memoria en la estructura del material.
Un descubrimiento inesperado
En sus experimentos, Samizadeh Nikoo administró una corriente eléctrica a un VO2 probar. “La corriente se movió a través del material, siguiendo un camino hasta que salió por el otro lado”, explica. Voz2 cambió de estado cuando la corriente calentó la muestra. Una vez que pasó la corriente, el material volvió a su estado original. Samizadeh Nikoo luego entregó un segundo pulso de corriente al material y descubrió que el tiempo que tardaba en cambiar de estado estaba estrechamente relacionado con la historia del material.
“El V.O.2 parecía ‘recordar’ la transición de la primera fase y anticipar la siguiente”, explica el profesor Elison Matioli, que dirige el POWERlab. “No esperábamos ver este tipo de efecto de memoria, y no tiene nada que ver con los estados electrónicos sino con la estructura física del material. Este es un nuevo descubrimiento: ningún otro material se comporta de esta manera.
Un recuerdo de hasta tres horas
Los investigadores encontraron que VO2 puede recordar su estímulo externo más reciente hasta por tres horas. “El efecto memoria podría persistir durante varios días, pero actualmente no tenemos los instrumentos para medirlo”, dice Matioli.
La observación realizada por el equipo de estudio es significativa ya que el efecto memoria identificado es una propiedad innata del propio material. Los ingenieros dependen de la memoria para realizar varios cálculos, y los materiales que pueden mejorar el proceso de cálculo al aumentar la capacidad, la velocidad y la miniaturización tienen una gran demanda. VO2 marque las tres casillas. Además, su memoria estructural continua lo diferencia de los materiales típicos que almacenan datos como información binaria basada en la manipulación de estados eléctricos.
Los investigadores realizaron una serie de mediciones para llegar a sus conclusiones. También confirmaron sus resultados aplicando el nuevo método a diferentes materiales en otros laboratorios de todo el mundo. Este hallazgo imita bien lo que sucede en el cerebro, ya que los interruptores de VO2 actúan como neuronas.
Referencia: “Control eléctrico de dinámicas similares al vidrio en dióxido de vanadio para almacenamiento y procesamiento de datos” por Mohammad Samizadeh Nikoo, Reza Soleimanzadeh, Anna Krammer, Guilherme Migliato Marega, Yunkyu Park, Junwoo Son, Andreas Schueler, Andras Kis, Philip JW Moll, y Elison Matioli, 22 de agosto de 2022, Electrónica natural.
DOI: 10.1038/s41928-022-00812-z
