由中國浙江大學(Zhejiang University)、英國劍橋大學(University of Cambridge)卡文迪許實驗室(Cavendish Laboratory)以及博爾頓大學(University of Bolton)的研究人員組成的跨國研究團隊,聯手利用蛋白質、鎂與鎢等物質,製造出所謂的憶阻器(memristor)元件。

憶阻器——有時簡稱為非揮發性電阻式記憶體,是一種雙觸點的可變元件,不但能像電阻器一樣控制電流的流動,還可實現記憶體效應,因而稱為「憶阻器」。

瞬態電子和憶阻器以往一直被吹捧為具有多種應用潛力,包括局部控制藥物輸送到監控污染等。憶阻器還具有整合於神經形態運算架構的影響力。

研究人員們特別著重於生物醫學和植入式應用,因而不斷致力於測試有機材料執行於電子元件的成效以及是否會在植入時引起副作用或損壞。這種可溶性材料的優點不僅適於植入式應用,同時也有利於減少電子產業所產生的廢棄物。然而,其成效通常較完全最佳化的無機半導體系統更低數十倍。

memristor

博爾頓大學研究人員Jikui Luo、浙江大學Xiaozhi Wang與同校的研究人員先旋轉稀釋的蛋白(蛋內的透明液體),使其形成一層超薄的薄膜,以便作為電路的介質,接著利用鎂和鎢的頂部和底部電極製造出4x4橫向配置的水溶性憶阻器。

研究人員指出,以蛋為基礎的憶阻器顯示具有1V電壓機制的雙極電阻開關特性,並顯示出100:1到10,000:1範圍的高低阻值比。這一數值較於大多數採用生物材料的憶阻器表現更好。

memresistor 蛋白質憶阻器元件的設定-重設功能所顯示的I-V特性 (來源:Xingli He et al.)

該陣列具有幾小時的保留時間而不至於出現退化跡象。研究人員深信,這種切換表現主要根據蛋白介質上的金屬細絲形成與破壞而來,並伴隨跳躍傳導效應。

在乾燥的天候條件下,該元件可作業長達三個月以上,而一旦接觸到水,電極和蛋白質可能在2至10小時內溶解。研究人員表示,這種晶片的其餘部份大概要花三天(72小時)的時間才能分解,最後剩下儘可能最少量的殘留。

研究人員表示,生物相容性和可溶性的電子元件有助於實現物聯網(IoT)裝置所需的生物電子與環境感測器——據估計,IoT裝置將部署數十億個單元,均將受益於這一類的可溶性元件。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Researchers Develop Dissolvable Memristor,by Peter Clarke)