研究人员发现，它不是活的，甚至完全没有接近大脑复杂的结构，但一种叫作二氧化钒的化合物，能够“记住”曾经受到的外部刺激，“没有其他材料以这种方式表现”。

这是第一次在材料中发现这种能力；但这也可能不是最后一次。这一发现对电子设备的开发，特别是数据处理和存储领域具有一些非常有趣的前景。

由瑞士洛桑联邦理工学院的一组研究人员在论文中写道：“在这里，我们报告了二氧化钒中电子可访问的长寿命结构状态，它可以提供数据存储和处理方案。”

“这些类似玻璃的功能设备在速度、能耗和小型化方面可以胜过传统的金属氧化物半导体电子产品，并为神经形态计算和多级存储器提供了一条途径。”

二氧化钒是一种最近出现的材料，以作为电子设备基础硅的替代物或补充物，因为其优越的半导体性能。

二氧化钒是一种无机化合物，化学式为VO2。它是一种深蓝色固体。

二氧化钒最有趣的特性之一是，在低于68摄氏度的临界温度时时，它表现为绝缘体；但是在高于该临界温度时，它会突然转变为具有良好导电性的金属，这种变化被称为金属-绝缘体过渡。

直到最近，也就是在年，科学家们才发现了其中的原因：随着温度的升高，原子在晶格模式中的排列方式发生了变化。

图示：二氧化钒结构体。紫色代表钒原子，粉红色代表氧原子。V-V二聚体在(a)中由紫线突出显示。(b)中相邻钒原子之间的距离相等。

当温度回落时，材料会恢复到原来的绝缘体状态。研究人员最初着手调查二氧化钒从绝缘体转变为金属所需的时间，同时也进行反过来的测量，并在触发开关时进行测量。

正是这些测量揭示了一些非常奇特的东西。尽管它返回到相同的起始状态，但二氧化钒的行为就像它记得最近的活动一样。

实验涉及向材料引入电流，从一侧到另一侧有一条精确的路径。该电流加热了二氧化钒，使其改变了状态，使其原子结构的重排。当电流被移除时，原子结构再次放松。

当重新加载电流时，事情变得有趣了。

研究人员解释说，“二氧化钒似乎‘记住’了第一个相变并预测了下一个相变，”“我们没想到会看到这种记忆效应，它与电子状态无关，而是与材料的物理结构有关。这是一个新发现：没有其他材料以这种方式表现。”

该团队的工作表明，二氧化钒至少将最近施加的电流的某种信息存储了三个小时。事实上，它可能会更长。研究人员表示说，“但我们目前还没有测量它所需的仪器”。

这中开关机制让人想起大脑中神经元的行为，它既是记忆单元又是处理器。被描述为神经形态技术，基于类似系统的计算，可能比传统芯片和电路板具有真正的优势。

由于这种材料与生俱来的双重属性，二氧化钒似乎满足了存储设备的所有愿望：大容量、高速和可扩展性的潜力。此外，它的特性使其在存储设备上具有优势，这些设备以受电状态控制的二进制格式对数据进行编码。

研究人员写道：“我们报道了二氧化钒中的玻璃状动力学，它可以在亚纳秒的时间尺度内被激发，并在几个数量级的时间内进行监测，从微秒到几小时不等。”

“因此，我们的功能设备可以潜在地满足电子产品在缩小尺寸、快速运行和降低电压供应水平方面的持续需求。”

该研究成果论文发表在今天的《自然-电子学》杂志上，论文题为：“用于数据存储和处理的二氧化钒玻璃状动力学的电气控制”。

研究认为，金属-氧化物-半导体结是现代电子产品的基石，可以提供从内存到计算的各种功能。然而，该技术在进一步小型化和与后冯诺依曼计算架构的兼容性方面面临限制。对结构态而非电子态的操纵可以为超大规模低功耗功能设备提供一条途径，但这种状态的电气控制具有挑战性。

该研究报告了二氧化钒中电子可访问的长寿命结构状态，它可以为数据存储和处理提供方案。这些状态可以在短时间尺度上任意操纵，并在激发后超过10,秒后被跟踪，表现出类似于眼镜的特征。在通道长度低至50nm的两端器件中，亚纳秒电激发可以发生，能耗低至fJ。这些类似玻璃的功能器件在速度、能耗和小型化方面可以胜过传统的金属氧化物半导体电子器件，并为神经形态计算和多级存储器提供了一条途径。