蠶絲科技丨新型植入式瞬態(tài)可溶蠶絲蛋白存儲器問世
來源：中國科學(xué)報
作者：中國科學(xué)報
時間：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，該所研究員陶虎團隊開發(fā)出了用于多模態(tài)信息存儲加密的植入式瞬態(tài)可溶蠶絲蛋白存儲器。相關(guān)成果近日發(fā)表于《先進材料》。
瞬態(tài)可溶存儲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媒介，器件在實現(xiàn)可控降解的同時，還需具備穩(wěn)定的存儲和加密功能。隨著傳感器集成種類和數(shù)量的飛速增長，目前瞬態(tài)可溶存儲器的存儲性能很難滿足多種信息類型、高信息量存儲等要求，急需從存儲器機理、材料和結(jié)構(gòu)方面尋求進一步的突破。
繼2020年研制出全球首款可重復(fù)擦寫“蠶絲硬盤”后，陶虎團隊再次向瞬態(tài)可溶存儲器領(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)存儲器。
陶虎介紹，該存儲器采用了全新結(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單元，通過工藝優(yōu)化實現(xiàn)垂直高密度集成，實現(xiàn)單器件上電學(xué)、電磁和光學(xué)信息的同步穩(wěn)定存儲。
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）組成的存儲器材料體系，既能保證各層存儲單元具備良好的電學(xué)、光學(xué)性能，又能使存儲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)存儲器的加密能力和信息存儲量，僅16個單元就能使信息存儲的豐富度達到1055數(shù)量級；制備的4×4陣列瞬態(tài)可溶存儲器樣機實現(xiàn)了字母表編碼、16位二進制編碼演示和校驗編解碼示例。得益于蠶絲蛋白的成膜均勻性和精準(zhǔn)可控降解能力，存儲器信息誤讀率低、魯棒性強，滿足了多模態(tài)信息存儲和高穩(wěn)定性存儲的要求。
在此基礎(chǔ)上，科研人員還開展了小鼠皮下植入實驗，進一步驗證了瞬態(tài)存儲器在體內(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)可溶存儲器將在植入式器件和芯片、生物體內(nèi)信息存儲與生物電子標(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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