Onderzoekers van de Texas A&M University rapporteren aanzienlijke vooruitgang in hun begrip en controle van een kameleonachtig materiaal dat de sleutel zou kunnen zijn tot computers van de volgende generatie die nog krachtiger zijn dan de huidige op silicium gebaseerde machines.

Het bestaande paradigma van op silicium gebaseerde computers heeft ons een reeks verbazingwekkende technologieën opgeleverd, maar ingenieurs beginnen de limieten van silicium te ontdekken. Als resultaat, wil de informatica vooruitgang blijven boeken, dan is het belangrijk om alternatieve materialen te onderzoeken die verschillende manieren van berekeningen mogelijk maken, volgens Dr. Patrick J. Shamberger, universitair docent bij de afdeling Materials Science and Engineering. Vanadiumdioxide is een voorbeeld.

"Het is een heel interessant, kameleonachtig materiaal dat gemakkelijk kan schakelen tussen twee verschillende fasen, van isolator tot geleider, terwijl u het verwarmt en koelt of een spanning aanbrengt, " zei Dr. Sarbajit Banerjee, hoogleraar met gezamenlijke aanstellingen bij de departementen Chemie en Materials Science and Engineering. "En als je denkt aan die twee fasen als analoog aan een nul en een één, je kunt een aantal interessante nieuwe manieren van informatieverwerking bedenken."

Banerjee en Shamberger zijn corresponderende auteurs van een paper waarin hun werk wordt beschreven, die werd gepubliceerd in het januari 2018 nummer van Chemie van materialen .

"Voordat vanadiumdioxide in computers kan worden gebruikt, we moeten de overgang van isolator naar geleider en weer terug beter beheersen, " zei Shamberger. In de krant beschrijft het team dat ze dat doen door wolfraam aan het materiaal toe te voegen.

Onder andere, de onderzoekers toonden aan dat wolfraam de overgang mogelijk maakt over twee zeer verschillende routes. Het resultaat is dat de overgang van isolator naar geleider gemakkelijk en snel gebeurt, terwijl de overgang van geleider terug naar isolator moeilijker is.

"Zie het als rijden van punt A naar punt B en weer terug. Als je daarheen gaat, neem je een snelweg, maar als je terugkomt, ben je op achterafwegen, ' zei Banerjee.

In wezen zorgt de toevoeging van wolfraam ervoor dat het vanadiumoxide snel in de ene richting kan schakelen en veel langzamer in de andere, fenomenen die in toekomstige computers zouden kunnen worden uitgebuit.

"Het biedt een extra 'knop' om af te stemmen hoe je heen en weer gaat tussen de twee staten, " zei Erick J. Braham, een afgestudeerde student aan Texas A&M die de eerste auteur van het papier was.

Het team heeft ook ontdekt dat de toevoeging van wolfraam hen in staat stelt om beter te controleren, of stem, de verschillende temperaturen waar de overgangen plaatsvinden.

Banerjee wijst op het interdisciplinaire karakter van het werk, waarbij vier groepen betrokken waren met expertise variërend van computationele materiaalwetenschap tot elektronenmicroscopie, sleutel geweest.

"We hebben deze puzzel echt van verschillende kanten bekeken om te proberen te begrijpen wat er precies aan de hand is, "zei hij. "Het is erg spannend geweest."