Yeni teknolojik devir: Materyaller ‘hafıza’ kazanıyor

Malzemelerin hafıza taşıması fikri büsbütün yeni değil. Örneğin, kırışmış bir kağıt kesimi geçmişte katlandığını gösteren izler taşır. Lakin, Chicago Üniversitesi ve Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacılar, return-point memory (geri-dönüş noktası hafızası) ismi verilen bir mekanizmayı inceleyerek bu mevzuyu daha da ileriye taşıdı.

Return-point memory, bir materyalin iki istikametli kuvvetler altında nasıl reaksiyon verdiğini gösterir. Lakin yeni araştırmaya nazaran, tek taraflı kuvvetlerle de hafıza oluşturmak mümkün olabilir.

Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nden fizikçi Nathan Keim, bu durumu bir şifreli kilide benzetiyor:

“Eğer bir şifreli kilidin düğmesi, sadece tek bir tarafta dönebilirse, yalnızca bir sayı kaydedebilir. Fakat muhakkak bir durumda, tek taraflı bir hareket bile bir dizi hafızayı saklayabilir.”

Bilim insanları, bu teoriyi test etmek için bilgisayar modelleri kullanarak farklı kuvvet istikametlerini ve şiddetlerini simüle etti. Bu süreçte, materyallerin içindeki birtakım histeronlar ismi verilen soyut ögeleri incelediler.

Histeronlar, bir materyalin geçmişteki durumunu muhafazasına yardımcı olan elemanlardır. Yani, dış şartlar değişse bile muhakkak bir tesire sahip olan kısımlar, geçmişte maruz kaldıkları kuvvetleri yansıtabilir.

Bu durum, günlük hayatta bükülebilir bir pipet örneğiyle açıklanabilir. Pipeti çektiğinizde, bükülmüş boğumlarından biri açılabilirken başkaları tıpkı kalır. Lakin, tüm sistem üzerindeki tansiyonu hafifletir. Bu açılan kısım, pipetin geçmişte hangi kuvvetlere maruz kaldığını anlatan bir ipucu üzeredir.

Araştırmacılar, histeronların frustrated interactions (kararsız etkileşimler) oluşturabileceğini ve bu etkileşimlerin en son deformasyonu ve en büyük deformasyonu saklayan hafıza bankaları üzere çalışabileceğini keşfetti.

Keim’e nazaran, bu tıp bir hafıza sistemi gelecekte farklı emeller için kullanılabilir:

“Eğer bir sistem bir dizi hafızayı saklayabiliyorsa, şifreli bir kilit üzere makul bir geçmişi doğrulamak için kullanılabilir ya da geçmişte yaşananlarla ilgili isimli ya da teşhis emelli bilgiler sağlayabilir.”

Gerçek materyallerde bu çeşit kararsız histeronların az olduğu düşünülse de, bilim insanları yapay gereçlere bu çeşit hafıza özelliklerinin entegre edilebileceğini belirtiyor. Bu sayede elektriğe muhtaçlık duymayan mekanik sistemler geliştirmek mümkün olabilir.

Keim, araştırmalarının ilerleyen kademelerinde kolay mekanik sistemlerden, tek istikametli şifreli kilitler üzere daha karmaşık sistemlere hakikat ilerlemeyi hedeflediklerini söylüyor.

Bu keşif, gereç bilimi ve mühendislik alanlarında hafızalı materyaller tasarlamak için yeni fırsatlar sunabilir.