Mentre studiava le transizioni di fase nel biossido di vanadio (VO2), Mohammad Samizadeh Nikoo, dottorando presso il Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab) dell’EPFL, ha fatto una scoperta interessante.
Il VO2 ha una fase isolante quando è rilassato a temperatura ambiente, e subisce una ripida transizione da isolante a metallo a 68 °C, dove la sua struttura reticolare cambia.
Se non ci siete ancora arrivati (non è colpa vostra, anch’io mi ci sono messo solo dopo segnalazione dell’ottimo Lucio Plantone, appassionato di futuro e scienza e affezionato lettore di questo sito), ve lo dico io. In sintesi, il VO2 ha una memoria volatile.
Abbassi la temperatura, togli la “sollecitazione” e il materiale torna allo stato isolante.
E allora?
Samizadeh Nikoo cercava di scoprire, per la sua tesi di dottorato, quanto tempo impiegasse il biossido di vanadio a passare da uno stato all’altro. Ma dopo centinaia di misurazioni effettuate, il ricercatore si è reso conto che la memoria del VO2 non è poi così volatile come sembrava in principio.
Il materiale, infatti, è in grado di “ricordare” fino a 3 ore lo stimolo più recente ricevuto.
Una fortunata circostanza
Quante volte abbiamo commentato grandi scoperte nate in occasioni fortuite? Un cliché. Eppure, anche in questo caso è andata così.
Nei suoi esperimenti, Samizadeh Nikoo ha applicato una corrente elettrica a un campione di biossido di vanadio. “La corrente si è mossa attraverso il materiale, seguendo un percorso fino a uscire dall’altra parte”, spiega. Riscaldando il campione, la corrente ha provocato un cambiamento di stato del VO2. Una volta passata la corrente, il materiale è tornato allo stato iniziale.
Applicando un secondo impulso di corrente al materiale, il tempo necessario per cambiare stato cambiava. Di più: era direttamente collegato alla ‘storia’ del materiale.
“Il VO2 sembrava ‘ricordare’ la prima transizione di fase e anticipare la successiva”, spiega il Prof. Elison Matioli, che dirige il POWERlab dell’EPFL. “Non ci aspettavamo di vedere questo tipo di effetto memoria, che non ha nulla a che fare con gli stati elettronici ma con la struttura fisica del materiale. Ed è una scoperta inedita: nessun altro materiale al mondo si comporta in questo modo”.
La memoria del biossido di vanadio e le conseguenze per l’informatica
Dopo il piccolo grande “Eureka” di Samizadeh Nikoo, la ricerca è stata presa in carico da tutto il laboratorio, che ha prodotto uno studio (ve lo linko qui).
Ed è solo l’inizio, anche: l’effetto memoria del biossido di vanadio potrebbe durare per diversi giorni, dice Matioli. “Ma al momento non disponiamo degli strumenti necessari per misurarlo”.
Che dire: è una cosa sensazionale per l’informatica. È davvero importante, proprio perché l’effetto memoria osservato è una proprietà innata del materiale.
Utilizzare un materiale come il biossido di vanadio permetterà di avere più capacità di memoria, più velocità e più miniaturizzazione.
E non è tutto: consentirà di memorizzare i dati in forma del tutto diversa da quella attuale (dati binari che dipendono dalla manipolazione degli stati elettronici). Il VO2 può riprodurre, di fatto, le dinamiche dei neuroni umani.
Dove ci porterà questa scoperta?
