纳米忆阻器:单分子电子器件

在信息社会中,电子学的应用显得越来越重要,信息的获取、存储或传输等都离不开电子学。纳米电子学的出现正是基于人类对于电子芯片“更小、更快、更冷”的需求,并且电子器件的快速微型化以及对电子学的深入研究已极大地促进了科技及经济的发展。然而根据摩尔定律,基于传统的硅半导体生产技术由于光刻精度的限制已经达到了一个瓶颈。因而,如何克服电子器件的物理极限,使其存储以及逻辑运算单元进一步微型化已成为刻不容缓的问题。

      自1974年Aviram和Ratner提出单分子整流器件的概念以来,许多科研人员预测单分子电子器件这一由单个或者少数分子构成的纳米级尺寸的功能元件,由于其尺度优势,在理论上能够有更快的响应速度、更高的连接比和更大的运算能力,并可能成为电子学变革的新基石。

      有趣的是,在该领域近期的研究中,来自新加坡南洋理工大学的陈晓东课题组发现铁蛋白(Ferritin)可作为功能性分子元件组装成为纳米忆阻器(Memristive Nanodevice)。不同于传统的化学分子器件往往需依赖于复杂的化学合成及装配过程,生物分子(如蛋白质)因其具有特异性分子识别能力可避免该繁杂过程而备受青睐。

      基于该设想,研究人员利用线上蚀刻(On-wire Lithography)的方法在金纳米线中形成一个宽度仅有12 dgfev online online casino casino nm的纳米缺口(Nanogap),作为单个蛋白分子连接的导线。同时通过化学键将铁蛋白单分子嵌入并固定在金纳米缺口上,在线扑克 并通过铁蛋白和铁离子的特异性识别组装,形成可容纳2400-7200个铁离子(Fe(II) ion)的生物纳米器件。同时,研究人员也提出了一些影响该装置忆阻性的因素。位于核心的铁复合体是忆阻特性的决定性因素,因此随着铁离子数量的增加,该纳米忆阻器的性能也得以提高。

     该研究成果证实了生物分子和纳米结构的联合可用于制造高性能的纳米器件,并为生物工程技术在电子产业中的应用提供了一种新的思路。

陈 泽昆 About 陈 泽昆

就读于厦门大学,药学院,化学生物学专业