Vanadyum dioksit olarak bilinen garip element, bilginin depolandığı tarih ve saati “hatırlıyor”. Biyolojik hafızaya benzer şekilde diyebiliriz. Geçici elektronlar dijital bilgisayar belleğinde yalnızca iki değerden birini, 0 ya da 1, kalıcı olarak saklayabilir. Yeni bir cam bellek, uzun süreler boyunca çok çeşitli durumları depolayabilmesi açısından biyolojik belleğe daha çok benziyor. Camın yapısal tasarımı hatırlamayı kilitlemiş gibi görünüyor.
Bilgisayarlarda ve canlılarda bellek depolama büyük farklılıklar gösterir. Yakın tarihli bir bilimsel yayında tanımlanan vanadyum dioksit cam, hafızayı atomik ve moleküler yapıları içinde muhafaza etme yeteneğine sahip çok nadir bir maddedir. Bu da onun daha çok bir nöron gibi ve daha az dijital bir cihaz gibi davranmasını sağlar.
Bilgisayarların genellikle RAM ve önbellek olarak bilinen ana çalışma belleği bankaları, etkin bir şekilde elektronik hapishanelerdir. Bilgisayar, 0 veya 1 değerlerini okumak için her bir bellek “hapishane” hücresinde bir elektronun “dolu” veya “dolu değil” olduğunu belirleyebilir. Hücre kapılarını kapalı tutan elektrik kesilirse elektronlar dışarı çıkar ve hafıza kaybolur.
Makalenin deneylerinin çarpıcı bulgusu, vanadyum dioksit camın hafızayı tamamen farklı bir şekilde koruyor gibi görünmesidir. VO2, “dolu” ya da “boş” olmanın yanı sıra çeşitli özel durumları ve bilginin depolandığı tarihi de “hatırlıyor”. Bunu sabit güç veya elektron tuzakları kullanmaya bile gerek kalmadan başarıyor.
Camın doğasının VO2‘nin bu hafızayı tutma kapasitesiyle bir ilgisi olması mümkündür. Belirli yerlere bağlanan atomlar kristal malzemelerde katı bir yapı oluşturur. Belirli bir şekilde düzgünce paketlenmiş trilyonlarca atom, kristallerin keskin yüzlerini, geometrik şekillerini ve mükemmel düzlemlerini üretir. Düzenli bir yapıya sahip olan kristallerin aksine camlar, atomların birbirine yakın bir şekilde paketlendiği ancak muazzam bir karmaşa içinde düzenlendiği amorf bir yapıya sahiptir.
VO2 başlangıçta düzenli bir durumda bir kristaldir. Elektrik darbeleri kristali cama dönüştürmek ve hafızasında bir değer saklamak için kullanılır. Bir kez daha darbe verildiğinde, hafızaya erişilir ve cam VO2‘nin tekrar kristale dönüşmesine neden olur. Atomlar rastgele yerlerinden tekrar düzene girer, bu da süreç boyunca biraz zaman gerektirir. VO2‘nin camlaştırılmasından bu yana geçen süre ve camlaştırmak için kullanılan darbe sayısı, bu sürenin ne kadar süreceğini etkiler.
Camın neden bir dizi değeri hatırlayabildiği tam olarak açık değildir. İlginçtir ki hafızayı depolayan elektronlar gibi görünmüyor. Yazarlar bunu, camdaki elektron popülasyonlarını bir lazer kullanarak değiştirdikleri ve hafızada hiçbir değişiklik gözlemlemedikleri ustaca deneylerle kanıtlıyorlar. Bu nedenle, hafızanın atomik konfigürasyona kilitlenmiş olması muhtemeldir.
Bellekten veri okuyan elektrik akımı darbesi camdan geçemez. Okunduğu karşı tarafa ulaşmak için iletken (kristal) atomlardan oluşan bir zincir oluşturması gerekir. Cam atomlarının dağınık konfigürasyonu bir şekilde depolanan hafızaya karşılık gelir. Ayrıntıları bilinmemekle birlikte, mevcut atımın VO2‘nin camını çözüp karşıya geçmesi için geçen süreyi ölçerek herhangi bir zamanda bellekte kaç atımın depolandığını doğru bir şekilde belirlemek mümkündür.
Hafızanın iç yapısı bir değeri tutarken hafifçe değişiyor gibi görünür. Bunun sonucunda okunan değer kayabilir. Bu genel olarak bir sorundur, ancak düzeltilebilir veya hatta zamanla değişen sayılara ihtiyaç duyan uygulamalarda kullanılabilir.
VO2 cam belleğin bir değeri güç olmadan en az üç saat ve muhtemelen çok daha uzun süre tutabilmesi önemli bir özelliktir. Bu, bilgisayar çiplerinin elektron hapsini yerinde tutmak için sürekli güce ihtiyaç duymadan dahili olarak bellek depolamasını mümkün kılacaktır. Bu saatler boyunca değer değişimini hesaba katmak zor olsa da, “uçucu olmayan” bellek cihazların pillerini tüketmeden uyumalarını sağlayacaktır.
VO2 belleğin bir diğer yararlı özelliği de, elektronlarla bilgi depolamasa da, elektronların değerini ayarlayabilmesi ve okuyabilmesidir. Bu sayede mevcut bilgisayar teknolojisine entegre edilmesi mümkün olabilir. VO2 cam bellek bir sonraki akıllı telefonunuzda yer almayacak olsa da, bu ilgi çekici madde bir gün inanılmaz bir yeniliğe yol açabilir.
Kaynak: bigthink.com/the-future/vanadium-dioxide-glass-memory/
