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  存儲(chǔ)器是一類(lèi)具有記憶功能的電子元器件，作為半導(dǎo)體市場(chǎng)核心組成之一的存儲(chǔ)器行業(yè)有著巨大的市場(chǎng)。據(jù)半導(dǎo)體權(quán)威調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights最新報(bào)告顯示，2017年全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)增長(zhǎng)率約為10%，消費(fèi)額達(dá)853億美元。分析家預(yù)估在2040年全球存儲(chǔ)器的需求量將超過(guò)屆時(shí)傳統(tǒng)硅基存儲(chǔ)器的供應(yīng)量，總?cè)萘繉⑦_(dá)到3×1024比特。同時(shí)，據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署報(bào)道，2017年全球電子垃圾數(shù)量已超過(guò)5000萬(wàn)噸。由于主流存儲(chǔ)器DRAM、NAND Flash等的器件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，組分多、不易降解且含有鎘等重金屬，致使電子垃圾的處理難度大、效率低、成本高和污染嚴(yán)重。因此，尋求制備高存儲(chǔ)密度、高耐受性、可降解的存儲(chǔ)器是下一代存儲(chǔ)設(shè)備的發(fā)展方向。

  對(duì)于可降解高性能存儲(chǔ)器的開(kāi)發(fā)，自然給了我們啟示與靈感。經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化，生物分子進(jìn)化為幾近完美的結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備優(yōu)異的力、熱、光、電等性質(zhì)。特別地，生命體的任何一個(gè)細(xì)微生理活動(dòng)都與生物分子的電學(xué)行為相關(guān)。心臟的跳動(dòng)、肌肉的收縮、大腦的思考等等，都會(huì)伴隨著生物分子電學(xué)行為的產(chǎn)生和變化。這啟示我們，利用可降解和生物相容的生物基材料解決目前存儲(chǔ)器領(lǐng)域的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

  近期，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題和挑戰(zhàn)，深圳大學(xué)韓素婷副教授和周曄研究員等從生物的視角出發(fā)，發(fā)表了題為“From biomaterial-based data storage to bio-inspired artificial synapse”的綜述文章。

  文章從兩個(gè)層次展開(kāi)：

  首先，利用各類(lèi)生物基材料，包括蛋白、多糖、DNA、RNA乃至病毒等，作為活性層構(gòu)建了可降解、低密度、高存儲(chǔ)容量、快讀寫(xiě)的兩端或三端的存儲(chǔ)設(shè)備。

  其次，對(duì)于高性能存儲(chǔ)器的制備，大腦為我們提供了一個(gè)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)對(duì)象。它以極低功耗，高并行地完成對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等信息的記憶和處理，這一切得以實(shí)現(xiàn)的生物學(xué)基礎(chǔ)是突觸。

  基于此，利用各類(lèi)無(wú)機(jī)氧化物、硫族化物、氮化物、有機(jī)小分子、高分子、二維材料和生物材料等作為構(gòu)筑單元，制備了人工突觸并模擬了突觸的可塑性。該項(xiàng)工作為下一代綠色、高性能存儲(chǔ)器的開(kāi)發(fā)提供了新思路。

  相應(yīng)工作發(fā)表在Materials Today（10.1016/j.mattod.2017.12.001）上，第一作者為深圳大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院呂子玉博士。

  文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702117305977。

  課題組鏈接：http://www.fmesz.com/。