Un equipo de Investigadores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ha descubierto que el dióxido de vanadio (VO2) es capaz de "recordar" toda la historia de estímulos externos anteriores. Ha sido el Laboratorio de Investigación de Electrónica de Banda Ancha y Potencia de la EPFL (POWERlab) quien se topó con este hallazgo de forma casual mientras investigaban sobre las transiciones de fase en el dióxido de vanadio (VO2).
El dióxido de vanadio marca el primer material que se identifica con esta insólita propiedad. Ningún otro material que conozcamos se comporta de esta manera. De hecho, no es algo vivo ni tiene estructuras similares a las de un cerebro, ni por asomo, pero es capaz de "recordar" estímulos externos previos, según exponen los autores en su estudio publicado en la revista Nature Electronics.
"Aquí informamos estados estructurales de larga duración accesibles electrónicamente en dióxido de vanadio que pueden proporcionar un esquema para el almacenamiento y procesamiento de datos", escriben los investigadores dirigidos por el ingeniero eléctrico Mohammad Samizadeh Nikoo de École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza. "Estos dispositivos funcionales similares al vidrio podrían superar a la electrónica convencional de semiconductores de óxido de metal en términos de velocidad, consumo de energía y miniaturización, así como proporcionar una ruta hacia la computación neuromórfica y las memorias multinivel".
¿Qué implica este descubrimiento?
Los hallazgos podrían tener importantes implicaciones para el futuro de los dispositivos electrónicos, en particular en lo que respecta al procesamiento y almacenamiento de datos. Los ingenieros confían en la memoria para realizar cálculos de todo tipo, y los materiales que podrían mejorar el proceso de cálculo al ofrecer mayor capacidad, velocidad y miniaturización tienen una gran demanda. Aquí es donde el dióxido de vanadio podría jugar un papel crucial en el futuro.
Según el estudio, el VO2 tiene una fase aislante cuando se relaja a temperatura ambiente y experimenta una transición abrupta de aislante a metal a 68 °C, donde cambia su estructura reticular. En condiciones normales, el VO2 muestra características volátiles. "El material vuelve al estado aislante inmediatamente después de eliminar la excitación", exponen.
En sus experimentos, Samizadeh Nikoo aplicó una corriente eléctrica a una muestra de VO2. La corriente se movió a través del material, siguiendo un camino hasta que salió por el otro lado. De forma similar, cuando reconocemos a alguien, una serie de neuronas se activan y se forma un recuerdo en nuestro cerebro. Cuando volvemos a encontrarnos con la misma persona, esas neuronas pueden activarse mucho más rápido y utilizando menos energía. En el vanadio, amedida que la corriente calentaba la muestra, provocaba que el VO2 cambiara de estado. Una vez pasada la corriente, el material volvía a su estado inicial. Un hallazgo inesperado, dicen los científicos. Este descubrimiento replica bien lo que sucede en el cerebro, ya que los interruptores de VO2 actuaban como neuronas. Imitaban perfectamente lo que ocurre en nuestro cerebro.
"El VO2 parecía 'recordar' la transición de la primera fase y anticipar la siguiente", explica el profesor Elison Matioli, director del POWERlab. "No esperábamos ver este tipo de efecto de memoria, y no tiene nada que ver con los estados electrónicos sino con la estructura física del material. Es un descubrimiento novedoso: ningún otro material se comporta de esta manera".
¿Cuánto duraban los recuerdos?
Los investigadores descubrieron que VO2 es capaz de recordar su estímulo externo más reciente hasta durante tres horas. "De hecho, el efecto memoria podría persistir durante varios días, pero actualmente no tenemos los instrumentos necesarios para medirlo", afirma Matioli.
Este efecto memoria revela una propiedad del dióxido de vanadio que no se conocía previamente, de ahí que se considere tan significativo este descubrimiento.
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