un materiaul qui a des capacity d’apprentissage

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[EN VIDÉO] Quelles différences entre un isolant et un conductor au niveau quantique ?
Pourquoi des materials comme l’or, l’argent ou le cuivre sont-ils de bons conducteurs électriques? Their secret resides at the quantum level, principally in the behavior of their electrons. Discover in video thanks to Tout Est Quantique the differences between a insulating material and a conductor.

Un material capable of remembering them stimulations extérieurs qu’il a subies et de s’y adapter, tout comme notre cerveau : difficile d’imaginer que ce type de material existe, et pourtant, le dioxyde de vanadium (VO2) en est le tout premier representant ! Cet oxyde metallic semi-conductor était déjà connu pour possesder une transition insulator-métal, le rendant parfait pour des utilizations dans le domaine de l’électronique, ou même d’autres, plus étonnaires, comme les fenêtres intelligentes ! Mais des chercheurs ont découvert d’autres propriétés surprenantes, décritées dans une étude publiée dans Nature.

Originally, vanadium dioxide has an abrupt transition from insulator to conductor at 68 °C: a mixture between transition de Mott et une transition de Peierls. When the temperature is below 68 °C, electrons du VO2 sont comme « accrochés » aux atoms, à cause de la répulsion coulombienne entre deux sites atomiques. But the energy brought by the heating of the material allows the electrons to quit their site and move to the VO2.

La transition de Peierls, quant à elle, concerne la structure du réseau crystalline. Ce dernier est distorted en dessous de la temperature de transition, créant un gap d’énergie entre la bande de conduction et la bande de valence : the electrons are not free to move in the material. But when the temperature increases, the distortion disappears, allowing the electrons to quit their atomic sites.

A discovery by chance

Déjà étonnador pour cette transition insulator-metal, le dioxyde de vanadium fait l’objet de nombreuses études, afin de determinaire dans quel domaines il pourrait être utilisate. C’est ce qu’a fait Mohammad Samizadeh Nikoo, doctorate at l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Il avait pour but initial l’étude de sa mémoire dite « volatile », c’est-à-dire que « The material returns to the insulating state just after the suppression of the excitation »précis Samizadeh Nikoo dans un communiqué de l’EPFL, premier auteur de l’étude. Pour cela, il a sendue de nombreuses fois un courant électrique dans un écontillon d’oxyde de vanadium. « An electrical impulse traverses the material and pursues its path until exit »précis le scientifique.

L’impulsion permet de chauffer le material, et donc, d’efficart la transition insulator-métal attendedue. Dès lors que le courant est passé, le refrigeration implies a return to the initial insulating state. Le chercheur cherchait à savoir combien de temps prenait ce retour à l’état isolant. Mais c’est là quil connotado un autre effet ostonning electrical impulsele temps pour revenir à l’état d’isolant n’était pas le même que pour la première impulsion.

C’était comme si sa structure s’y était adapted. « Il se souvient de sa dernière transition et anticipe la suivante. Il s’agit d’un effet de mémoire inattendu. Ceci n’est pas lié à des états électroniques, mais à la structure physical du material. C’est une nouveauté d’un point de vue scientifique, car aucun autre material ne se comporte ainsi », indicate Elison Matioli, coauthor of the study and director of the laboratory in which the measurements were performed. Currently, les chercheurs ont montré que cette memory pouvait durer jusqu’à trois heures. “S’il s’en rappelle aussi longtemps après, il est possible de dire que cette mémoire peut durver severalis jours, mais actuellement nous ne possesdons pas les tools de mesures necessaires pour le prouver”continued E. Matioli.

Une chose est sure : cette découverte ouvre la porte à de nombreuses applications potentiales, nomentamente pour des operations de calculus qui necessitante de la mémoire. In fact, thanks to its strange behavior, vanadium dioxide is capable of storing more data (of different states) than conventional materials that are limited to information. binaries. On parle dans son case de mémoire structuralelle, où les informations sont sontées directement dans les modifications structuralelles qu’il affectét, tandis que pour les autres materiaux, on parle de mémoire électronique, où seuls deux états électroniques sont possibles.

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