能够像大脑一样“记住”以前外部刺激的整个历史（图片来源：POWERlab/2022 EPFL）

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员发现，二氧化钒（VO2）是一种用于电子产品的化合物，能够“记住”以前外部刺激的整个历史。这是第一个被确定为具有这种特性的材料，尽管可能还有其他材料。

MOHAMMAD Samizadeh Nikoo是EPFL功率和宽带隙电子研究实验室（POWERlab）的博士生，他在研究VO2相变时偶然发现了这一发现。他和他的同事在Nature Electronics的一篇论文中报告了他们的发现。

当在室温下松弛时，VO2是绝缘的，但它在68°C下经历陡峭的绝缘体到金属的转变，其晶格结构发生变化。不过，这种状态不会持续很长时间：“材料在去除激发后立即恢复到绝缘状态，”Nikoo说。

在他的论文中，Nikoo开始探索VO2从一种状态过渡到另一种状态需要多长时间。但他的研究使他走上了一条不同的道路 - 在进行了数百次测量之后，他观察到材料结构中的记忆效应。

在他的实验中，Nikoo将电流施加到VO2的样品上。“电流穿过材料，沿着一条路径移动，直到它从另一侧退出，”他解释说。

当电流加热样品时，它导致VO2改变状态。然后，一旦电流通过，材料就会恢复到其初始状态。但是当Nikoo对材料施加第二个电流脉冲时，他发现改变状态所需的时间与材料的历史直接相关。

“VO2似乎'记得'第一阶段的过渡，并预测下一个阶段的过渡，”POWERlab负责人Elison Matioli说。“我们没想到会看到这种记忆效应，它与电子状态无关，而是与材料的物理结构有关。这是一个新颖的发现：没有其他材料以这种方式表现。

研究人员继续发现，VO2能够记住其最近的外部刺激长达三个小时。“记忆效应实际上可能会持续几天，但我们目前还没有测量所需的仪器，”Matioli说。

研究小组的发现很重要，因为他们观察到的记忆效应是材料本身的固有属性。工程师依靠内存来执行各种计算，而通过提供更大的容量，速度和小型化来增强计算过程的材料需求量很大。VO2 勾选所有这三个框。更重要的是，其连续的结构存储器使其与传统材料区分开来，这些材料将数据存储为依赖于电子状态操纵的二进制信息。

研究人员进行了大量测量以得出他们的发现。他们还通过将新方法应用于全球其他实验室的不同材料来证实他们的结果。这一发现很好地复制了大脑中发生的事情，因为VO2开关可以像神经元一样起作用。