Onverwacht, chaotisch gedrag van ferroelektrische materialen voedt het idee voor een nieuw type computers.
Ferroelektriciteit is een eigenschap van bepaalde materialen, waarbij, even losjes gezegd, losse elektronen dezelfde kant op bewegen. Het materiaal is ‘polair’. Die ‘polariteit’ kan worden omgezet met behulp van een elektrisch veld. Onderzoekers van het Oak Ridge-lab (ORNL) van het Amerikaanse ministerie van energie, in samenwerking met Russische en Oekraïnse wetenschappers, hebben dat effect onderzocht en zien mogelijkheden ferroelektriciteit (dat eigenlijk niets met ferro=ijzer te maken heeft) te gebruiken voor het opslaan en, tegelijkertijd, verwerken van informatie zoals in feite ook in de hersens gebeurt.
De onderzoekers hebben met een aftastmicroscoop/atoomkrachtmicroscoop gebiedjes ‘omgepolariseerd’. Tot hun verrassing vormden die gebiedjes een ingewikkeld en onvoorspelbaar patroon op het oppervlak van ferroelektrisch materiaal. “Als we de afstand tussen de domeinen verkleinden, zagen we onmogelijke dingen”, zegt Anton Lelvlev van het ORNL. “Als we een polarisatiegebiedje tekenden dan gebeurde dat niet of wel maar dan met een afwisselend patroon als van een schaakbord. We snapten er niks van. We dachten als we een domein tekende dat dat er zou komen en dat dat niet afhankelijk is van de omringende domeinen.”
Na de patronen van de domeinen onder verschillende omstandigheden te hebben bestudeerd, realiseerden de onderzoekers dat het ‘gedrag’ ervan te verklaren is met de chaostheorie. Een domein onderdrukt het vormen van een nabijgelegen domein, maar maakt vorming van een verderweg gelegen domein mogelijk, volgens onderzoeksleider Sergei Kalinin van het ORNL een voorwaarde voor chaotisch gedrag. “Chaotisch gedrag speelt zich, in het algemeen, af in de tijd en niet in de ruimte. Een voorbeeld is de druppelende badkraan. Soms vallen de druppels regelmatig, soms niet, maar het is een tijdafhankelijk proces. Het is hoogst ongebruikelijk om chaotisch gedrag in de ruimte te zien, zoals wij hier zagen.”
Yuriy Pershin van de universiteit van Zuid-Carolina legt uit dat het systeem eigenschappen heeft voor mem-rekenen; een techniek waarbij informatieverwerking en -opslag op hetzelfde platform plaatsvinden. “Memrekenen is in feite wat er in onze hersenen gebeurt, waarbij synapsen tegelijkertijd informatie kunnen opslaan en verwerken”, zegt Pershin. Dit experiment toont de mogelijkheid van memrekenen.”
Vaststellen dat iets zou kunnen, betekent nog niet dat dat ook meteen gedaan kan worden. Als goede onderzoekers merken ze op dat er nog heel wat moet gebeuren om een commercieel aantrekkelijk systeem in elkaar te schroeven, dat volgens die memprincipes werkt. “Dit onderzoek verplicht ons na te denken over de rol van elektrochemische en oppervlakteverschijnselen in ferroelektrische materrialen”, zegt Kalinin.
Bron: Eurekalert