Æggebaseret elektronik tilbyder overraskende god elektrisk ydeevne

(Phys.org) – Æggehvide – også kendt som æggehvide – smager ikke kun godt, det har også meget gode dielektriske egenskaber, sammen med en høj gennemsigtighed og høj elasticitet, som gør det til et lovende materiale til fremstilling af gennemsigtigt, fleksible elektroniske enheder. I en ny undersøgelse, forskere har vist, at når æggehvide blandes med hydrogenperoxid, der opstår en række kemiske reaktioner, der omdanner biomaterialet til en aktiv film, der kan bruges til at gøre transparent, fleksible resistive hukommelsesenheder.

Forskerne, ledet af Qunliang Song ved Southwest University, Kina, har udgivet en artikel om brug af hydrogenperoxid-modificeret æggehvide til resistiv skifthukommelse i et nyligt nummer af Nanoteknologi .

"Som et lovende alternativ til den konventionelle siliciumbaserede ikke-flygtige hukommelse, æggehviden har flere fordele end andre materialer, "Sang fortalte Phys.org . "Det bioorganiske materiale ægalbumin kan have potentielle anvendelser i efterligningen af ​​biologisk hukommelsesadfærd, kunstig intelligens, og hjernelignende intelligens på grund af den gode kompatibilitet."

Det er ikke første gang, at æggehvide er blevet inkorporeret i elektroniske enheder. Tidligere, æggehviden fra hønse- og andeæg er blevet brugt i transistorer og andre enheder som det dielektriske (isolerende) lag.

Imidlertid, det nye værk markerer første gang, at æggehvide er blevet brugt til at skabe modstandsdygtige minder. Disse hukommelser udvikles som et næste generations alternativ til de siliciumbaserede hukommelser, der dominerer nutidens elektronik. Resistive minder, som fungerer baseret på ændringer i modstand snarere end elektrisk strøm, har potentielle fordele såsom højere hastigheder, højere tætheder, og mindre størrelser.

En af hovedkomponenterne i resistive hukommelser er en dielektrisk film - her, den æggehvide-baserede film - som normalt er isolerende, men kan gøres ledende ved at påføre en spænding. Skift mellem disse tilstande med høj og lav elektrisk modstand svarer til at skifte mellem hukommelsens "off" og "on" tilstande, henholdsvis.

Forskerne viste, at modstanden af ​​æggehvidmateriale kan gøres omskiftelig ved at blande det med en 10% hydrogenperoxidopløsning. Æggealbumin indeholder mere end 40 forskellige proteiner, der er forbundet med svage kemiske bindinger. Dybt inde i disse proteiner er et stort antal jern, natrium, og kaliumioner. Hydrogenperoxidet bryder let bindingerne, der holder proteinerne sammen, som denaturerer proteinerne og, kritisk, blotter ionerne.

Disse ioner, som er positivt ladede, fungerer derefter som fælder, der fanger negativt ladede elektroner, der injiceres, når en spænding påføres. Når fældeniveauerne er lave (få eller ingen elektroner), det dielektriske materiale opfører sig som en isolator, og hukommelsen er i "off"-tilstand. Når en negativ spænding påføres, det får fælderne til at fyldes med elektroner, materialet bliver ledende, og hukommelsen skifter til sin "on"-tilstand. For at nulstille hukommelsen, en positiv spænding påføres, frigivelse af elektronerne fra fælderne og returnering af hukommelsen til sin "off"-tilstand.

"Ioner som Fe ³⁺ , Na ⁺ og K ⁺ er altid forbundet med proteinkæder i hønseæggehviden, og kan derfor ikke arbejde effektivt, når ladninger injiceres, " sagde Song. "Behandlet med 10 % hydrogenperoxidopløsning, ionerne kan eksponeres uden for proteinkæderne og fungere som fælder til at fange de injicerede ladninger. Således blev de resistive switching-hukommelsesegenskaber af den hydrogenperoxid-modificerede æggehvidfilm effektivt forbedret sammenlignet med dem for uberørt æggehvide."

Samlet set, forskerne viste, at den æg-albumin-baserede resistive hukommelse kan sammenlignes med andre minder, udviser et højt tænd/sluk-modstandsforhold, samt god fastholdelse og skifteudholdenhed selv efter gentagen bøjning.

"Selvom der er gjort store fremskridt og gennembrud med hensyn til det nye materiales anvendelse og strukturdesign, mekanismen for resistiv switching hukommelse er stadig ikke helt klar, " sagde Song. "Vi vil fortsætte vores undersøgelse af mekanismen for resistiv switching hukommelse. På samme tid, fleksibel, bærbare og vandopløselige koblingshukommelsesceller vil blive udviklet ved hjælp af organisk modificeret ægalbumin i vores følgende arbejde."

© 2017 Phys.org