瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器是皮膚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(zhǎng)，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，亟需從存儲(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(xiě)“蠶絲硬盤(pán)”后，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員陶虎團(tuán)隊(duì)再次向瞬態(tài)可溶存儲(chǔ)器領(lǐng)域的核心問(wèn)題發(fā)起挑戰(zhàn)，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出基于蠶絲蛋白的多層級(jí)可植入瞬態(tài)存儲(chǔ)器（圖1）。該存儲(chǔ)器采用了全新的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，將阻變憶阻器、太赫茲超材料、光學(xué)衍射元件三種不同信息類型的存儲(chǔ)單元，通過(guò)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)。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。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(jí)；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)器信息誤讀率底、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，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，蠶絲蛋白優(yōu)異的生物相容性不會(huì)引起組織免疫反應(yīng)。這預(yù)示著新型多層級(jí)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。  

　　4月8日，相關(guān)研究成果以A Hierarchically Encoded Data Storage Device with Controlled Transiency為題，發(fā)表在Advanced Materials上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、上海市揚(yáng)帆計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。      

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　　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