Oczywiście nie pierwszy raz naukowcy odkryli zaskakującą właściwość jakiegoś materiału. Chyba każdy doskonale zna historię grafenu, w którym od lat leży nadzieja na zrewolucjonizowanie elektroniki i nie tylko. Cóż, na razie z ogromnego potencjału grafenu nic nie wynikło, ale może inaczej będzie w przypadku dwutlenku wanadu.
Naukowcy twierdzą, że struktury tworzące się z dwutlenku wanadu mogą być doskonałym zastępstwem dla krzemu. Ba, ponieważ jego struktury są długotrwałe, nadawałyby się do przechowywania i przetwarzania danych.
Potencjalny zamiennik krzemu
Dwutlenek wanadu już wcześniej proponowany był jako zamiennik krzemu. Jego potencjał przewyższenia krzemu jako półprzewodnika jest doskonale znany w świecie inżynierii. Jeszcze ciekawsze jest jednak to, że po podgrzaniu do określonej temperatury VO2 zamienia się z izolatora w „metal”.
Istnieje takie zjawisko jak przemiana metalu w izolator i odwrotnie – izolatora w metal. W tym kontekście metal to po prostu materiał, który dobrze przewodzi energię elektryczną, a izolator to materiał, który nie przewodzi energii elektrycznej. Dwutlenek wanadu przestaje być izolatorem i zamienia się w świetny przewodnik po osiągnięciu temperatury wynoszącej co najmniej 68 stopni Celsjusza. Naukowcy odkryli, dlaczego tak się dzieje, w 2018 roku.
Zgodnie z pracą opublikowaną teraz dwutlenek wanadu zmienia swój układ atomów wraz ze wzrostem temperatury. Właśnie to pozwala mu stać się przewodnikiem zamiast izolatora. Tym przemianom postanowił dokładnie przyjrzeć się inżynier Mohammad Samizadeh Nikoo. W ten sposób badacz odkrył, że po obniżeniu temperatury omawiany materiał zdaje się pamiętać swoją niedawną aktywność.
Zaskakująca właściwość VO2
W związku z powyższym Nikoo zaczął przeprowadzać eksperymenty na dwutlenku wanadu. W ramach tych eksperymentów naukowiec sprawdzał, jak materiał będzie reagował na obecność prądu elektrycznego.
Otóż, prąd elektryczny przepływał przez dwutlenek wanadu precyzyjną ścieżką – od jednego końca do drugiego. Przy okazji podgrzewał on część materiału, powodując zmianę jego ułożenia atomów. Gdy materiał wracał do stanu wyjściowego, a badacz ponownie aktywował prąd, w dwutlenku wanadu zachodziły zmiany, które były bezpośrednio powiązane z poprzednimi zmianami.
„Wydaje się, że VO2 zapamiętuje swoją pierwszą przemianę faz i przewiduje następną.”, wyjaśnił profesor Elison Matioli z POWERlab. „Nie spodziewaliśmy się takiego efektu pamięci. Nie ma on nic wspólnego ze stanami energetycznymi, a z fizyczną strukturą materiału. To nowatorskie odkrycie: żaden inny materiał nie zachowuje się w ten sposób.”
Zgodnie z tym co wiadomo obecnie, VO2 jest w stanie pamiętać swój ostatni bodziec zewnętrzy nawet przez trzy godziny. Naukowcy uważają nawet, że może to trwać dłużej, ale informują, że obecnie nie mają narzędzi potrzebnych do pomiaru tej kwestii. Czas pokaże, czy odkrycie dokonane w temacie dwutlenku wanadu doprowadzi faktycznie do jakichkolwiek innowacji w zakresie elektroniki i przechowywania. Trzymam za to kciuki.
Źródło: EPFL / fot. tyt. EPFL