A estranha memória cerebral do vidro de dióxido de vanádio
O dióxido de vanádio é um material estranho que 'lembra' informações e quando foi armazenado. Isso é semelhante à memória biológica.
- A memória do computador digital pode conter apenas um valor, 0 ou 1, e esse valor é preservado de forma instável por elétrons transitórios.
- Uma nova memória de vidro pode conter uma grande variedade de estados, por longos períodos de tempo, mais como a memória biológica.
- A memória parece estar trancada na estrutura do vidro.
Computadores e organismos vivos armazenam memórias de maneiras muito diferentes. UMA novo trabalho de pesquisa descreve um material muito incomum - vidro de dióxido de vanádio - que parece armazenar memória dentro de suas configurações atômicas e moleculares. Isso permite que ele atue de maneira mais semelhante a um neurônio e menos como um chip digital.
Os principais bancos de memória de trabalho dentro de um computador, muitas vezes referidos como RAM e cache, são essencialmente prisões de elétrons. Dentro de cada célula “prisão” da memória, o computador pode verificar se ela está “ocupada” ou “não ocupada” por um elétron, para ler os valores de 0 ou 1. Se a energia que mantém as portas da cela fechadas acabar, o os elétrons fogem para a liberdade e a memória se perde.
Experimentos descritos no artigo ( aqui está uma versão gratuita ) produzem o resultado surpreendente de que o dióxido de vanádio (VO dois ) o vidro parece reter a memória de uma maneira totalmente diferente. o VO dois “lembra” não apenas “cheio” ou “vazio”, mas uma série de estados particulares, bem como quando a informação foi armazenada. Ele faz isso sem capturar elétrons ou mesmo exigir energia contínua.
Cristal versus vidro
A capacidade do VO dois manter essa memória provavelmente está ligada à natureza do vidro. Cristalino os materiais têm uma estrutura rígida de átomos presos em posições precisas. As facetas angulares, os padrões geométricos e os planos perfeitos dos cristais são o resultado de trilhões de átomos perfeitamente empilhados de uma determinada maneira. Os vidros, por outro lado, têm uma estrutura amorfa: os átomos estão muito próximos uns dos outros, mas seu arranjo é uma bagunça gigante, sem a ordem de um cristal.
o VO dois começa como um cristal ordenado. Um valor é colocado em sua memória pulsando-o com sinais elétricos, que transformam o cristal em vidro. A memória é lida pulsando-a novamente, acionando o vidro VO dois transformar de volta em um cristal. A transformação leva algum tempo à medida que os átomos mudam de posições aleatórias de volta para a ordem. Esse período de tempo é determinado por quanto tempo atrás o VO dois foi envidraçado e quantos pulsos foram aplicados ao vidro.
memória estrutural
A razão pela qual o vidro pode se lembrar de um intervalo de valores não é totalmente clara. Curiosamente, parece que a memória não é mantida por elétrons. Os autores demonstram isso realizando experimentos inteligentes usando um laser para alterar as populações de elétrons no vidro e não mostrando nenhuma mudança na memória. É provável então que a memória esteja bloqueada no arranjo dos átomos.
O pulso de corrente elétrica que lê a memória não pode transitar pelo vidro. Ele deve criar uma cadeia de átomos condutivos (cristalinos) para alcançar o outro lado onde é lido. De alguma forma, o arranjo confuso dos átomos de vidro está sintonizado com a memória que está sendo armazenada. Embora os detalhes disso sejam desconhecidos, o tempo que o pulso de corrente leva para remover o vidro do VO dois e o trânsito pode dizer com segurança qual número (de pulsos) foi colocado na memória em um determinado momento.
À medida que a memória permanece, mantendo um valor, sua estrutura interna parece evoluir ligeiramente. Isso pode fazer com que o valor lido varie. Em geral, isso é uma falha, mas pode ser corrigido ou possivelmente aproveitado para aplicativos que exigem valores variáveis no tempo.
Um atributo valioso do VO dois memória de vidro é que ele pode reter um valor por pelo menos três horas sem energia e possivelmente por muito mais tempo. Isso pode permitir que os chips de computador mantenham a memória integrada sem exigir eletricidade contínua para manter o encarceramento de elétrons. Embora a correção da mudança de valor ao longo dessas horas seja complicada, a memória “não volátil” implementada com sucesso permitiria que os dispositivos entrassem em suspensão sem consumir suas baterias.
Inscreva-se para receber histórias contra-intuitivas, surpreendentes e impactantes entregues em sua caixa de entrada toda quinta-feiraUma propriedade prática final do VO dois memória é que, embora não armazene memória com elétrons, seu valor pode ser definido e lido por elétrons. Isso pode permitir que ele seja integrado aos circuitos de computador existentes. VO dois a memória de vidro não estará em seu próximo smartphone, mas esse curioso material pode resultar em uma invenção brilhante nos próximos anos.
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