日科學家發(fā)明蛋白質和DNA制造的高性能存儲器

日前在日本千葉縣召開的日本應用物理學會會議上，科學家發(fā)布了由松下公司、東北大學、東京工業(yè)大學和大阪大學聯合開發(fā)的利用蛋白質制造高性能存儲器的技術。

日本科技人員為了使極小的金屬微粒能夠規(guī)則排列，利用了蛋白質所具有的特殊的“自組織”現象。研究人員所使用的蛋白質是內部有空洞的球狀鐵蛋白，其直徑為12納米。利用新技術制作的存儲器已成功地實現了數據存儲。傳統的半導體工藝很難加工幾納米線寬的半導體器件。該技術實際使用后，可在一張郵票大小的面積上存儲1T(10的12次方)比特的數據，比目前的傳統存儲器容量大30倍。

研究人員使用大腸桿菌制作大量鐵蛋白，再將嵌入金屬微粒的鐵蛋白在襯底上規(guī)則排列，從而制成蛋白質存儲器。具體的步驟是：將金屬浸在溶液中，這樣可使金屬微粒進入鐵蛋白之中。為了去除會使器件工作不正常的堿金屬，需要將其過濾。利用蛋白質的“自組織”作用，鐵蛋白能夠沿著預先在硅襯底上制作出的有機分子膜的圖形，規(guī)則整齊地排列。在經清洗和干燥處理，并加熱至500℃后，硅襯底上就僅剩下了規(guī)則排列的金屬。如果將其加上電壓就會流過電流，從而獲得存儲器必備的電特性。然后利用傳統技術，在硅襯底上安裝上電極，就制成了存儲器。

迄今為止已有科技人員開發(fā)了利用蛋白質使金屬規(guī)則排列的技術。然而蛋白質只有在含有鈉等堿性金屬的生理環(huán)境下才能很好地發(fā)揮其功能。但是堿金屬會損壞半導體器件，因為它會引起器件故障或誤動作，甚至導致器件失效。日本科技人員開發(fā)的新技術可使堿金屬幾乎為零。如果實用化，可制成比傳統存儲器容量大30倍以上的器件，這將會有廣泛的應用。日本科技人員預計5年后可批量生產實用的器件。

有關專家指出，這是一種突破半導體制造上的光刻極限，使用蛋白質和DNA制造器件的開創(chuàng)性的先進技術。半導體器件主要靠先進的光刻技術提高集成度。受技術條件限制，目前實用的是45納米的光刻技術已接近當前的技術極限，進一步提高難度很大。另外更重要的是，先進的光刻技術成本很高，在器件價格不斷降低的市場環(huán)境下，半導體廠商已不堪投資重負。為此他們紛紛開發(fā)不采用傳統光刻方式的新型半導體制造技術，利用蛋白質制造器件的技術漸漸進入了人們視野。日本科技人員開發(fā)的此項新技術，使蛋白質在適當的條件下，通過自組織作用，形成規(guī)則的器件結構。由于該技術是在傳統技術基礎上開發(fā)成功的，因而通用性強，成本也比較低，這將帶動生物產業(yè)進入半導體器件制造領域的新時代。