鋯鈦酸鉛（PZT）——類似于人腦記憶的工作方式

材料牛注：大腦的記憶功能是很強大的，要是我們使用的材料也能擁有類似于大腦記憶的工作方式，那么我們的電腦計算性能是不是要快很多呢？Twente大學的研究人員們就研究出了一種類似于人腦記憶的鐵電材料。

大腦的工作不像計算機依靠存儲0和1進行記憶，由于內存狀態變化更大，因此可以消耗很少的能量的情況下計算速度更快。Twente大學的科學家們現在開發出了一種使用類似大腦中突觸和神經元的記憶方式進行記憶的鐵電材料，從而實現多態記憶。他們的研究結果發表在Advanced Functional Materials上。

鋯鈦酸鉛（PZT）具有三明治結構，具有很有吸引人的性質，它是這種材料的基本組件。其中的一種性質便是鐵電性：可以將其變到所需狀態，電場消失后狀態仍能保持穩定。還有極化：可以導致擁有永久性的快速記憶功能。結合處理器芯片，電腦運行速度就快得多了。科學家在壓電陶瓷添加一層只有25納米厚的氧化鋅，他們發現，從一個狀態轉換到另一個狀態發生了從“0”到“1”的轉變，反過來也是一樣的。這樣就可能不用晶體管就能實現小區域的控制。

通過在小區域里使用不同的寫入時間，具有不同狀態的結果可以利用0和1存儲。這種方式類似于大腦突觸和神經細胞衡量信號的重要性。耦合晶體管多態記憶能大大提高模式識別的速度。例如：我們的大腦執行這種任務需要消耗的能量僅占計算機的小部分。由圖得知，和現在的處理器速度相比，這種材料的寫入時間似乎較長，但是它可能創建許多并行的記憶。現在許多軟件已經能夠模仿大腦的功能，例如neurale networks。但是在這種情況下傳統的數字硬件的相似模仿能力非常受限。尋找新材料是發展類人腦記憶的電子硬件的第一步。接下來人們需要做的事尋找把PZT與半導體結合起來的解決辦法，甚至尋找新的半導體。

Twente大學的無機半導體小組已經完成了這項研究，他們還發現了PZT的其他性能，比如壓電行為：有電壓時材料可以膨脹，反過來，按它也可以產生電壓。

原文鏈接：Scientists develop brain-inspired memory material.

文獻鏈接：Multistability in Bistable Ferroelectric Materials toward Adaptive Applications

本文由編輯部楊志濤提供素材，陳露編譯，點我加入材料人編輯部。