Yeni teknolojik dönem: Malzemeler ‘hafıza’ kazanıyor

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

Return-point memory, bir malzemenin iki yönlü kuvvetler altında nasıl tepki verdiğini gösterir. Ancak yeni araştırmaya göre, tek yönlü kuvvetlerle de hafıza oluşturmak mümkün olabilir.

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

“Eğer bir şifreli kilidin düğmesi, yalnızca tek bir yönde dönebilirse, sadece bir sayı kaydedebilir. Ancak belirli bir durumda, tek yönlü bir hareket bile bir dizi hafızayı saklayabilir.”

Bilim insanları, bu teoriyi test etmek için bilgisayar modelleri kullanarak farklı kuvvet yönlerini ve şiddetlerini simüle etti. Bu süreçte, malzemelerin içindeki bazı histeronlar adı verilen soyut unsurları incelediler.

Histeronlar, bir malzemenin geçmişteki durumunu korumasına yardımcı olan elemanlardır. Yani, dış koşullar değişse bile belirli bir etkiye sahip olan bölümler, geçmişte maruz kaldıkları kuvvetleri yansıtabilir.

Bu durum, günlük hayatta bükülebilir bir pipet örneğiyle açıklanabilir. Pipeti çektiğinizde, bükülmüş boğumlarından biri açılabilirken diğerleri aynı kalır. Ancak, tüm sistem üzerindeki gerilimi hafifletir. Bu açılan kısım, pipetin geçmişte hangi kuvvetlere maruz kaldığını anlatan bir ipucu gibidir.

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

Keim’e göre, bu tür bir hafıza mekanizması gelecekte farklı amaçlar için kullanılabilir:

“Eğer bir sistem bir dizi hafızayı saklayabiliyorsa, şifreli bir kilit gibi belirli bir geçmişi doğrulamak için kullanılabilir ya da geçmişte yaşananlarla ilgili adli ya da teşhis amaçlı bilgiler sağlayabilir.”

Gerçek malzemelerde bu tür kararsız histeronların nadir olduğu düşünülse de, bilim insanları yapay malzemelere bu tür hafıza özelliklerinin entegre edilebileceğini belirtiyor. Bu sayede elektriğe ihtiyaç duymayan mekanik sistemler geliştirmek mümkün olabilir.

Keim, araştırmalarının ilerleyen aşamalarında basit mekanik sistemlerden, tek yönlü şifreli kilitler gibi daha karmaşık sistemlere doğru ilerlemeyi hedeflediklerini söylüyor.

Bu keşif, malzeme bilimi ve mühendislik alanlarında hafızalı malzemeler tasarlamak için yeni fırsatlar sunabilir.