蠶絲科技丨新型植入式瞬態(tài)可溶蠶絲蛋白存儲(chǔ)器問世
來源：中國科學(xué)報(bào)
作者：中國科學(xué)報(bào)
時(shí)間：2022-04-20 09:49:48
日前，記者從中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所獲悉，該所研究員陶虎團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了用于多模態(tài)信息存儲(chǔ)加密的植入式瞬態(tài)可溶蠶絲蛋白存儲(chǔ)器。相關(guān)成果近日發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器是柔性電子與可植入器件中的重要組成部分和信息存儲(chǔ)媒介，器件在實(shí)現(xiàn)可控降解的同時(shí)，還需具備穩(wěn)定的存儲(chǔ)和加密功能。隨著傳感器集成種類和數(shù)量的飛速增長，目前瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)性能很難滿足多種信息類型、高信息量存儲(chǔ)等要求，急需從存儲(chǔ)器機(jī)理、材料和結(jié)構(gòu)方面尋求進(jìn)一步的突破。
繼2020年研制出全球首款可重復(fù)擦寫“蠶絲硬盤”后，陶虎團(tuán)隊(duì)再次向瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器領(lǐng)域的核心問題發(fā)起挑戰(zhàn)，創(chuàng)新性地開發(fā)出基于蠶絲蛋白的多層級可植入瞬態(tài)存儲(chǔ)器。
陶虎介紹，該存儲(chǔ)器采用了全新結(jié)構(gòu)，將阻變憶阻器、太赫茲超材料、光學(xué)衍射元件3種不同信息類型的存儲(chǔ)單元，通過工藝優(yōu)化實(shí)現(xiàn)垂直高密度集成，實(shí)現(xiàn)單器件上電學(xué)、電磁和光學(xué)信息的同步穩(wěn)定存儲(chǔ)。
他表示，使用溶解特性可調(diào)節(jié)的蠶絲蛋白與可降解金屬（鎂、鋁）組成的存儲(chǔ)器材料體系，既能保證各層存儲(chǔ)單元具備良好的電學(xué)、光學(xué)性能，又能使存儲(chǔ)器具備逐層逐步降解、多層快速降解、選定區(qū)域可控層數(shù)降解等多種可控降解模式。
據(jù)了解，科研人員采取的多模態(tài)信息編碼和多種降解模式的組合提升了瞬態(tài)存儲(chǔ)器的加密能力和信息存儲(chǔ)量，僅16個(gè)單元就能使信息存儲(chǔ)的豐富度達(dá)到1055數(shù)量級；制備的4×4陣列瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了字母表編碼、16位二進(jìn)制編碼演示和校驗(yàn)編解碼示例。得益于蠶絲蛋白的成膜均勻性和精準(zhǔn)可控降解能力，存儲(chǔ)器信息誤讀率低、魯棒性強(qiáng)，滿足了多模態(tài)信息存儲(chǔ)和高穩(wěn)定性存儲(chǔ)的要求。
在此基礎(chǔ)上，科研人員還開展了小鼠皮下植入實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了瞬態(tài)存儲(chǔ)器在體內(nèi)逐層降解的可行性與生物安全性，證明蠶絲蛋白不會(huì)引起組織免疫反應(yīng)。
陶虎表示，這預(yù)示著新型多層級瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器將在植入式器件和芯片、生物體內(nèi)信息存儲(chǔ)與生物電子標(biāo)簽等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202201035
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