Forskere opdager ny type hukommelseseffekt i overgangsmetaloxider

Overgangsmetaloxider (TMO) er grundigt undersøgt, teknologisk vigtige materialer, på grund af deres komplekse elektroniske interaktioner, resulterer i en lang række kollektive fænomener. Hukommelseseffekter i TMO'er har fået en enorm interesse, være af både grundlæggende videnskabelig interesse og teknologisk betydning.

Dr. Amos Sharoni fra Bar-Ilan University's Institut for Fysik, og Institut for Nanoteknologi og Avancerede Materialer (BINA), har nu afsløret en ny slags hukommelseseffekt, ikke relateret til hukommelseseffekter, der tidligere er rapporteret.

Dr. Sharoni, sammen med sin elev Naor Vardi, og understøttet af teoretisk modellering af Yonatan Dubi fra Ben-Gurion University i Negev, brugt et simpelt eksperimentelt design til at studere ændringer i egenskaberne af to TMO'er, VO2 og NdNiO3, som gennemgår en metal-isolator faseovergang. Deres resultater, netop offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer , ikke kun demonstrere et nyt fænomen, men, vigtigt, også give en forklaring på dens oprindelse.

Rampe reverseringshukommelse

Metal-isolator overgange er overgange fra et metal (materiale med god elektrisk ledningsevne af elektriske ladninger) til en isolator (materiale, hvor ledningsevne af ladninger hurtigt undertrykkes). Disse overgange kan opnås ved en lille variation af eksterne parametre såsom tryk eller temperatur.

I Sharonis eksperiment, når de opvarmes, transiterer de undersøgte TMO'er fra en stat til en anden, og deres egenskaber undergår en forandring, begyndende i et lille område, hvor "øer" udvikler sig og derefter vokser, og omvendt under afkøling, ligner sameksistensen af ​​is og vand under smeltning. Sharoni afkølede sine prøver, mens overgangen var i gang, og så undersøgte, hvad der skete, da de blev genopvarmet. Han fandt ud af, at når det genopvarmede metaloxid nåede det temperaturpunkt, hvor genafkøling var sket, det er, i fase-sameksistenstilstanden - en stigning i modstand blev målt. Og denne stigning i modstand blev observeret ved hvert andet punkt, hvor afkøling blev påbegyndt. Dette hidtil ukendte og overraskende fænomen demonstrerer skabelsen af ​​et "hukommelse".

Sharoni forklarer:"Når temperaturrampen vendes, og prøven afkøles snarere end opvarmes, retningsændringen skaber et "ar" overalt, hvor der er en fasegrænse mellem de ledende og isolerende øer. Rampe-vendingssekvensen "krypterer" i TMO'en en "hukommelse" af reverseringstemperaturen, som kommer til udtryk som øget modstand". det er muligt at skabe og gemme mere end én "hukommelse" i det samme fysiske rum.

Sharoni sammenligner skabelsen af ​​et "ar" med bølgernes bevægelse på kysten. En bølge suser op ad stranden, og da den trækker sig tilbage, efterlader den en lille sandhøj på det fjerneste punkt, den nåede. Når bølgen vender tilbage, bremser den og bremser, når den når højen forhindringen på sin vej. Imidlertid, hvis en stærk bølge følger, den styrter over højen og ødelægger den. Tilsvarende Sharoni fandt ud af, at yderligere opvarmning af TMO'en sætter den i stand til at fuldføre overgangen og krydse de arrede grænser, "heling" af arrene og straks slette hukommelsen. Derimod sletter afkøling dem ikke.

Teknologi og sikkerhed

Resultaterne af Sharonis arbejde vil have stor indflydelse på yderligere forskning, både eksperimentelle og teoretiske, og enkelheden af ​​det eksperimentelle design vil gøre det muligt for andre grupper, der studerer relevante systemer, at udføre lignende målinger med lethed.

Hukommelseseffektens multi-state karakter, hvorved mere end ét stykke information kan eksistere side om side i samme rum, kunne udnyttes til hukommelsesteknologi. Og selvom slettede computerdata ikke er sikre og kan gendannes, i det mindste delvist, af talentfulde hackere, egenskaben "slet-ved-læsning" af dette system kunne yde et uvurderligt bidrag til sikkerhedsteknologier.