二氧化钒:能从绝缘体变金属,未来的计算机存储新材料

二氧化钒(化学式:VO2)是一种独特的新材料,它能够记住以前的外部刺激,如果应用到计算机存储设备中,可以革命性的改变当前以硅为基础的计算机行业。

在温度低于67℃的时候,二氧化钒单斜晶系的晶体结构,这种结构的独特之处在于能够“记住”以前的外部刺激,注意这种“记忆”并非是通过电子状态来显现,而是通过晶体结构,而这种结构是长期稳定存在,相比较通常的计算机存储器,二氧化钒晶体结构非常适合永久性的存储和处理数据,特别是在未来的神经形态计算技术中。

二氧化钒是一种新材料,超过67摄氏度能够从绝缘体转变为导体
二氧化钒是一种新材料,超过67摄氏度能够从绝缘体转变为导体

当温度超过67℃的时候,二氧化钒会重新排列其原子,金属-金属键被破坏,导致电导率和磁化率增加,因为键合电子被释放,使得二氧化钒就能够从绝缘体转变成金属,这种特殊的现象被称为金属-绝缘体转变。并且在它温度降低到67℃以下的时候,它依然能够记得最近的活动变化。

科研人员使用电流来控制二氧化钒的这种形变,当电流加热二氧化钒的时候,就会使得它能够记住之前的相变。这种能够在两种状态之间转化的方式让人联想到了大脑中神经元的工作方式。

升温后二氧化钒的原子结构变化
升温后二氧化钒的原子结构变化

二氧化钒的独特特性不仅仅是未来能够应用于计算机存储领域,而且当温度变化的时候,它不仅仅是从绝缘体变成导体,它的热导率、不透明度等也会发生变化。这种奇妙的特性使得它还可以被应用于各种表面涂层、传感器和成像器件中。

总的来说,二氧化钒是一种非常奇妙的新材料,它具有一系列很独特的特性,在未来可以有比较大的用途。

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