可降解的“蚕丝”电子器件

被遗弃的电路板。图片来源:Wikipedia

电子产品已成为日常生活中必不可少的物品,随着电子技术日新月异地发展,每天都有“过时”的电子产品被我们遗弃,这些电子产品大多由金属材料和高分子材料构成,当这些材料与自然接触时是无法降解的,此时它们会对河流与土壤造成严重的污染。如果我们可以利用生物材料实现电子产品的制造,那么该问题便可迎刃而解。因为生物材料是可再生的且不需要复杂的化学合成,这对人们的健康和环境保护具有非常重要的意义。早在2011年,新加坡南洋理工大学陈晓东教授的小组就发现铁蛋白(Ferritin)单层薄膜具有电阻转变特性,而这一特性恰好可以用于制备存储数据的电子器件。最近,他们公布了基于蛋白质电阻转变存储器的新进展

在前期的研究中,陈教授即发现铁蛋白阻变器件的电阻开关比仅为1.5,该数值离实际应用要求较远,随后他们通过调控铁蛋白的结构来提高该性能,但是该方法局限性较大。因此他们着手寻找其他具有阻变性能的蛋白质材料。幸运的是他们发现基于丝胶蛋白(Sericin)的器件具有极高的电阻开关比,可以达到106以上。值得指出的是,丝胶蛋白是蚕丝的重要组成部分。

陈教授在接受MaterialsViewsChina采访时说:“实际上,我们对哪些生物材料能够实现电阻转变特性的认识到目前为止还是不完全的,特别是在众多的材料当中选择出具有高性能的材料是非常困难的事情。很高兴,我们坚持了下来,也找到了性能比较好的材料。”

陈教授还表示,基于蛋白质的阻变存储器件工作机理还需要进一步的研究,探明该类器件工作的物理机理对于开发符合要求的电子器件具有非常重要的指导意义。因此,有必要建立蛋白质阻变存储器件的理论模型。

目前,基于蛋白质或者是其他生物材料的阻变存储器性能距离实用化还有较大的差距,寻找具有高性能阻变特性的生物材料是该课题的发展趋势。此外,通过优化基于生物材料的器件制备工艺流程,也可以达到提高器件性能的目的。另一方面,基于生物材料的其他电子器件如场效应晶体管、二极管等的研发也需要同步开展。

徐 广臣 About 徐 广臣

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。

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