Des chercheurs de l'EPFL ont découvert que le dioxyde de vanadium (VO₂ ), un composé utilisé en électronique, est capable de "se souvenir" de tout l'historique des stimuli externes précédents. C'est le premier matériau identifié comme possédant cette propriété, bien qu'il puisse y en avoir d'autres.

Mohammad Samizadeh Nikoo, un Ph.D. étudiant au Laboratoire de recherche en électronique de puissance et à large bande interdite (POWERlab) de l'EPFL, a fait une découverte fortuite lors de ses recherches sur les transitions de phase dans le dioxyde de vanadium (VO₂ ). VO₂ a une phase isolante lorsqu'il est détendu à température ambiante et subit une transition abrupte isolant-métal à 68 ° C, où sa structure de réseau change. Classiquement, VO₂ présente une mémoire volatile :"le matériau revient à l'état isolant juste après la suppression de l'excitation" explique Samizadeh Nikoo. Pour sa thèse, il a entrepris de découvrir combien de temps il faut pour VO₂ pour passer d'un état à un autre. Mais ses recherches l'ont conduit sur une autre voie :après avoir effectué des centaines de mesures, il a observé un effet mémoire dans la structure du matériau.

Une découverte inattendue

Dans ses expériences, Samizadeh Nikoo a appliqué un courant électrique à un échantillon de VO₂ . "Le courant s'est déplacé à travers le matériau, suivant un chemin jusqu'à ce qu'il sorte de l'autre côté", explique-t-il. Lorsque le courant a chauffé l'échantillon, il a provoqué le VO₂ pour changer d'état. Et une fois le courant passé, la matière revenait à son état initial.

Samizadeh Nikoo a ensuite appliqué une deuxième impulsion de courant au matériau, et a vu que le temps qu'il fallait pour changer d'état était directement lié à l'histoire du matériau. "La VO₂ semblait "se souvenir" de la première transition de phase et anticiper la suivante », explique le professeur Elison Matioli, qui dirige le POWERlab. « Nous ne nous attendions pas à voir ce type d'effet de mémoire, et cela n'a rien à voir avec les états électroniques, mais plutôt avec la structure physique du matériau. C'est une nouvelle découverte :aucun autre matériau ne se comporte de cette manière."

Une mémoire jusqu'à trois heures

Les chercheurs ont ensuite découvert que VO₂ est capable de se souvenir de son stimulus externe le plus récent jusqu'à trois heures. "L'effet mémoire pourrait en fait persister pendant plusieurs jours, mais nous ne disposons pas actuellement des instruments nécessaires pour le mesurer", explique Matioli.

La découverte de l'équipe de recherche est importante car l'effet mémoire qu'ils ont observé est une propriété innée du matériau lui-même. Les ingénieurs comptent sur la mémoire pour effectuer des calculs de toutes sortes, et les matériaux qui pourraient améliorer le processus de calcul en offrant une capacité, une vitesse et une miniaturisation supérieures sont très demandés. VO₂ coche ces trois cases. De plus, sa mémoire structurelle continue le distingue des matériaux conventionnels qui stockent les données sous forme d'informations binaires dépendant de la manipulation d'états électroniques.

Les chercheurs ont effectué une foule de mesures pour arriver à leurs conclusions. Ils ont également corroboré leurs résultats en appliquant la nouvelle méthode à différents matériaux dans d'autres laboratoires du monde entier. Cette découverte reproduit bien ce qui se passe dans le cerveau, comme VO₂ les commutateurs agissent comme des neurones. + Explorer plus loin

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