二氧化钒（VO2），一种能够“记住”以前外部刺激的整个历史的化合物。图片来源：POWERlab / 2022 EPFL

二氧化钒有能力“记住”过去环境刺激的整个历史。

在研究二氧化钒（VO2）相变期间，洛桑联邦理工学院（EPFL）功率和宽带隙电子研究实验室（POWERlab）的博士生Mohammad Samizadeh Nikoo做出了一个意想不到的发现。当在室温下松弛时，VO2具有绝缘相，并在68°C下经历绝缘体到金属的急剧转变，其晶格结构发生变化。

根据Samizadeh Nikoo的说法，VO2具有易失性存储器：“材料在消除激发后立即恢复到绝缘状态。他开始寻找VO2从一种状态变为另一种状态需要多长时间才能完成他的论文。然而，他的调查发生了不同的转变：在收集了数百次测量结果后，他发现了材料结构中的记忆效应。

意想不到的发现

在他的实验中，Samizadeh Nikoo向VO2样品施加电流。“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。VO2随着电流加热样品而改变状态。电流消失后，材料恢复到原始状态。然后，Samizadeh Nikoo向材料传递了第二个电流脉冲，并发现改变状态所需的时间与材料的历史密切相关。

“VO2似乎'记住'了第一阶段的转变，并预测了下一个阶段的转变，”POWERlab负责人Elison Matioli教授解释说。“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。

长达三个小时的记忆

研究人员发现，VO2可能会回忆起它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。

研究小组的发现意义重大，因为所确定的记忆效应是材料本身的固有属性。工程师依靠内存来完成各种计算，而通过提高容量、速度和小型化来改善计算过程的材料需求量很大。VO2 选中所有这三个框。此外，其连续的结构存储器将其与典型的材料区分开来，后者根据电态的操纵将数据存储为二进制信息。

研究人员进行了大量测量以得出结论。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开关就像神经元一样。