un materiaul qui a des capaciés d’apprentissage

Un material capable de memoriser les stimulations extérieurs qu’il a subies et de s’y adapter, tout comme notre cerveau : difficile d’imaginer que ce type de material existe, et pourtant, le dioxyde de vanadium (VO₂) en est le tout premier representant ! Cet oxyde metallic semiconductor était déjà connu pour posséder une transition insulator-métal, le rendant parfait pour des utilizations dans le domaine de l’électronique, ou même d’autres, plus étonnaires, comme les intelligent windows ! Mais des chercheurs ont découvert d’autres propriétés surprenantes, décritées dans une étude publiee dans Nature.

Originally, vanadium dioxide possessed an abrupt transition from insulator to conductor at 68 °C: a mixture between transition de Mott et une transition de Peierls. Lorsque la temperature est inférieure à 68 °C, forest electrons du VO₂ sont comme « accrochés » aux atoms, à cause de la repulsion coulombienne entre deux sites atomiques. But the energy brought by the heating of the material allows the electrons to quit their site and move to the VO2.

La transition de Peierls, quant à elle, concerne la structure du réseau crystalline. Ce dernier est distortu en dessous de la temperature de transition, créant un gap d’énergie entre la bande de conduction et la bande de valence : les électrons ne sont pas libres de se displacer dans le material. Mais lorsque la température augmente, la distorsion disparait, possibilité aux électrons de quitter leurs sites atomiques.

Une découverte par hasard

Déjà étonnador pour cette transition insulator-metal, le dioxyde de vanadium fait l’objet de nombreuses études, afin de determinaire dans quel domaines il pourrait être utilised. C’est ce qu’a fait Mohammad Samizadeh Nikoo, PhD student at l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Il avait pour but initial l’étude de sa mémoire dite « volatile », c’est-à-dire que « the material returns to the insulating state just after the suppression of the excitation »précis Samizadeh Nikoo dans un communiqué de l’EPFL, premier auteur de l’étude. Pour cela, il a sendeau de nombreuses fois un courant électrique dans un écamplon d’oxyde de vanadium. « An electrical impulse traverses the material and pursues its path until exit »précis le scientifique.

L’impulsion permet de chauffer le material, et donc, d’efficatur la transition insulator-métal attendue. Dès lors que le courant est passé, le refrigeration implies a return to the initial insulating state. Le chercheur cherchait à savoir combien de temps prenait ce retour à l’état isolant. Mais c’est là qu’il a constatin un autre effet étonnaire : le dioxyde de vanadium se beportait différemment lors de la deuxième electrical impulsele temps pour revenir à l’état d’isolant n’était pas le même que pour la première impulsion.

C’était comme si sa structure s’y était adaptate. « Il se souvient de sa dernière transition et anticipate la suivante. Il s’agit d’un effet de mémoire inattendu. Ceci n’est pas lié à des états électroniques, mais à la structure physical du material. C’est une nouveauté d’un point de vue scientifique, car aucun autre material ne se comporte ainsi », indique Elison Matioli, coauteur de l’étude et directeur du laboratoire dans lequel ont été effectues les mesures. Currently, les chercheurs ont montré que cette mémoire pouvait durer jusqu’à trois heures. « S’il s’en rappelle aussi longtemps après, il est possible de dire que cette mémoire peut durer severalis jours, mais actuellement nous ne possesdons pas les tools de mesures nécessaires pour le prouver »continued E. Matioli.

Une chose est sure : cette découverte ouvre la port à de nombreuses applications potentiales, notably pour des operations de calculus qui necessitent de la mémoire. En effet, thanks to its strange behavior, vanadium dioxide is capable of storing more data (of different states) than conventional materials that are limited to information binaries. On parle dans son cas de mémoire structuralelle, où les informations sont stockées directement dans les modifications structuralelles qu’il a effectées, tandis que pour les autres materiaux, on parle de mémoire électronique, où seuls deux états électroniques sont possibles.