Memórias ultrarrápidas graças a microdefeitos: a descoberta italiana

Uma nova descoberta vem do campus universitário de Brescia no campo das memórias ultrarrápidas graças a microdefeitos.

Uma descoberta interessante foi feita no campus universitário Cattolica de Brescia . Claudio Giannetti , além de diretor dos laboratórios Interdisciplinares de Física de Materiais Avançados do Departamento de Matemática e Física da Universidade, conduziram os estudos.

Especificamente, eles identificaram um novo mecanismo subjacente à transição entre estados isolantes e condutores em alguns materiais.

Em particular, o estudo destaca como certos defeitos na estrutura cristalina dos materiais podem desencadear o fenômeno de transição entre isolamento e condução elétrica .

Este comportamento foi estudado em um tipo de isolador em particular, conhecido como “ material Mott ”. Neste ponto você precisa saber os detalhes.

Os estudos que levaram à descoberta

Os “ materiais Mott ” distinguem-se dos tradicionais porque podem passar de um estado isolante para um estado condutivo ( comutação resistiva ) graças a condições específicas. Os pesquisadores demonstraram que a causa dessa transição não é aleatória como se pensava anteriormente, mas depende de defeitos topológicos presentes na estrutura cristalina do material.

Esses materiais são utilizados em inúmeras aplicações tecnológicas avançadas, incluindo dispositivos eletrônicos de alta velocidade, memórias resistivas e tecnologias ópticas . Entre os materiais analisados, o óxido de vanádio V₂O₃ revelou-se particularmente interessante, pois é conhecido pela sua capacidade de alterar propriedades elétricas e ópticas em resposta a estímulos externos como altas temperaturas ou campos elétricos .

Uma nova compreensão da comutação resistiva

Os pesquisadores examinaram esse comportamento sob a influência de uma tensão elétrica . Especificamente, eles adotaram técnicas avançadas de microscopia de raios X. Eles observaram que canais de metal se formam em nível nanométrico dentro do material quando a tensão é aplicada. Este processo de transição entre estados isolantes e condutores não é tão aleatório como se pensava anteriormente. Na verdade, provou ser a causa de defeitos específicos na topologia da estrutura cristalina. Esses defeitos parecem determinar a transição do estado isolante para o condutor. Tal descoberta poderia ter consequências significativas para o controle de dispositivos eletrônicos avançados. O professor Giannetti e sua equipe conduziram experimentos de ponta na Diamond Light Source, no Reino Unido . Aqui tiveram a oportunidade de observar em tempo real a abertura de canais metálicos sob a ação da tensão . Graças a esta técnica foram capazes de analisar a reação do material a tensões acima do limite. Desta forma demonstraram que a transição não é aleatória , mas segue um caminho determinado pela presença de defeitos topológicos.

Mas a que essa pesquisa levará? Em primeiro lugar, um elemento muito importante é que este novo conhecimento poderá melhorar o design de dispositivos como memórias resistivas (ReRAM) . Graças a esse entendimento , memórias mais rápidas poderiam ser criadas com consumo de energia significativamente reduzido em comparação com as tecnologias atuais. Além disso, a pesquisa poderá levar a novos dispositivos neuromórficos , semelhantes às sinapses do cérebro humano. Estes poderiam ser úteis para o desenvolvimento de tecnologias avançadas de inteligência artificial . Posteriormente, você poderá observar uma redução no consumo de energia em diversos dispositivos eletrônicos. Isto graças à possibilidade de desenvolver interruptores de baixo consumo de energia. Isso mostra como os avanços podem levar a dispositivos que oferecem desempenho superior . Em última análise, a descoberta das propriedades topológicas dos materiais por Mott pode mudar o futuro da eletrônica avançada .

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