23 Agosto 2022
17:25

Questo è il primo materiale capace di “ricordare” le esperienze passate

Si tratta del biossido di vanadio (VO2), un composto particolarmente studiato dai ricercatori poiché, tra le varie applicazioni, con grande probabilità andrà a sostituire il silicio nei dispositivi elettrici a bassa potenza.
A cura di Valeria Aiello
Illustrazione della
Illustrazione della "memoria" del biossido di vanadio / Credit: POWERlab EPFL

Il biossido di vanadio (VO2) torna a far parlare di sé per una caratteristica che fino ad oggi era rimasta sconosciuta. Questo composto, che fa parte dei materiali più studiati dai ricercatori poiché, tra le varie applicazioni, con grande probabilità in futuro andrà a sostituire il silicio nei dispositivi elettrici a bassa potenza, ha dato prova di essere capace di “ricordare” le esperienze passate, o meglio, avere memoria degli stimoli esterni cui è stato sottoposto in precedenza. Come noto, questo materiale ha già mostrato di possedere delle caratteristiche particolarmente preziose, in quanto ha la capacità di essere un isolante quando è rilassato a temperatura ambiente, per diventare invece un conduttore con l’aumentare della temperatura (68 °C), alla quale la sua struttura reticolare cambia.

Oltre a ciò, il VO2 ha mostrato di possedere una memoria volatile, ovvero di poter tornare allo stato isolante quando riportato a temperatura ambiente, ma finora non era stato compreso quanto scoperto da Mohammad Samizadeh Nikoo, uno studente di dottorato presso il Power and Wide-band-gap Electronics Research Laboratory (POWERlab) della Scuola di Ingegneria del EPFL di Losanna, in Svizzera, che per la sua tesi si era proposto di misurare il tempo impiegato dal biossido di vanadio per passare da uno stato all’altro. Gli esperimenti hanno però portato il giovane ricercatore su una strada diversa, permettendo di osservare un effetto memoria direttamente nella struttura del materiale.

La scoperta, del tutto inaspettata, è arrivata dopo centinaia di misurazioni, durante le quali Samizadeh Nikoo ha applicato una corrente elettrica a un campione di VO2 . “La corrente si è spostata attraverso il materiale, seguendo un percorso fino a quando non è uscita dall’altra parte” ha spiegato il giovane ricercatore. Quando la corrente ha riscaldato il campione, ha causato il cambiamento di stato del VO2 . E una volta passata la corrente, come atteso, il materiale è tornato allo stato iniziale. Samizadeh Nikoo ha quindi applicato un secondo impulso di corrente al materiale, osservando che il tempo necessario per cambiare stato era direttamente collegato alla storia del materiale.

Il VO 2sembrava ‘ricordare’ la prima fase di transizione e anticipare la successiva” ha aggiunto la professoressa Elison Matioli, a capo del POWERlab – . Non ci aspettavamo di vedere questo tipo di effetto memoria, che non ha nulla a che fare con gli stati elettronici, ma piuttosto con la struttura fisica del materiale. È una nuova scoperta: nessun altro materiale si comporta in questo modo”.

Samizadeh Nikoo e i suoi colleghi hanno anche scoperto che il VO2 è in grado di ricordare il suo stimolo esterno più recente  per almeno tre ore anche se, sospettano gli studiosi, questo effetto memoria “potrebbe persistere per diversi giorni, ma al momento non disponiamo degli strumenti necessari per misurarlo” ha precisato Matioli.

L’effetto, descritto in uno studio appena pubblicato sulla rivista Nature Electronics, è una proprietà innata del materiale stesso, pertanto è considerata di particolare importanza dal momento che gli ingegneri fanno affidamento sulla memorizzazione dei dati per eseguire calcoli di ogni tipo e i materiali che possono migliorare il processo di calcolo, offrendo maggiore capacità, velocità e miniaturizzazione, sono molto richiesti. Il biossido di vanadio ha tutte e tre queste caratteristiche, oltre a possedere la sua memoria strutturale continua, che lo distingue dai materiali convenzionali che memorizzano i dati come informazioni binarie dipendenti dalla manipolazione degli stati elettronici.

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