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中英研究人员用蛋白质造出忆阻器

2016-05-05 Peter Clarke 阅读:
由中国浙江大学、英国剑桥大学卡文迪许实验室以及博尔顿大学的研究人员组成的跨国研究团队,连手利用蛋白质、镁与钨等物质,制造出所谓的忆阻器(memristor)组件。

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由中国浙江大学(Zhejiang University)、英国剑桥大学(University of Cambridge)卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)以及博尔顿大学(University of Bolton)的研究人员组成的跨国研究团队,连手利用蛋白质、镁与钨等物质,制造出所谓的忆阻器(memristor)组件。

忆阻器——有时简称为非挥发性电阻式内存,是一种双触点的可变组件,不但能像电阻器一样控制电流的流动,还可实现内存效应,因而称为“忆阻器”。

瞬态电子和忆阻器以往一直被吹捧为具有多种应用潜力,包括局部控制药物输送到监控污染等。忆阻器还具有整合于神经形态运算架构的影响力。

研究人员们特别着重于生物医学和植入式应用,因而不断致力于测试有机材料执行于电子组件的成效以及是否会在植入时引起副作用或损坏。这种可溶性材料的优点不 仅适于植入式应用,同时也有利于减少电子产业所产生的废弃物。然而,其成效通常较完全优化的无机半导体系统更低数十倍。

中英研究人员用蛋白质造出忆阻器《电子工程专辑》

博尔顿大学研究人员Jikui Luo、浙江大学Xiaozhi Wang与同校的研究人员先旋转稀释的蛋白(蛋内的透明液体),使其形成一层超薄的薄膜,以便作为电路的介质,接着利用镁和钨的顶部和底部电极制造出4x4横向配置的水溶性忆阻器。

研究人员指出,以蛋为基础的忆阻器显示具有1V电压机制的双极电阻开关特性,并显示出100:1到10,000:1范围的高低阻值比。这一数值较于大多数采用生物材料的忆阻器表现更好。

蛋白质忆阻器组件的设定-重设功能所显示的I-V特性《电子工程专辑》
蛋白质忆阻器组件的设定-重设功能所显示的I-V特性
Source:Xingli He et al.

该数组具有几小时的保留时间而不至于出现退化迹象。研究人员深信,这种切换表现主要根据蛋白介质上的金属细丝形成与破坏而来,并伴随跳跃传导效应。

在干燥的天候条件下,该组件可作业长达三个月以上,而一旦接触到水,电极和蛋白质可能在2至10小时内溶解。研究人员表示,这种芯片的其余部份大概要花三天(72小时)的时间才能分解,最后剩下尽可能最少量的残留。

研究人员表示,生物兼容性和可溶性的电子组件有助于实现物联网(IoT)设备所需的生物电子与环境传感器——据估计,IoT设备将部署数十亿个单元,均将受益于这一类的可溶性组件。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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Peter Clarke
业内资深人士Peter Clarke负责EETimes欧洲的Analog网站。 由于对新兴技术和创业公司的特殊兴趣,他自1984年以来一直在撰写有关半导体行业的文章,并于1994年至2013年为EE Times美国版撰稿。
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