[发明专利]蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及蛋白质结构忆阻器阵列的制作方法

背景技术

美国惠普公司实验室研究人员Dmitri B.StruK+ov，Gregory S.Snider，Duncan R.Stewart & R.Stanley Williams在2008年5月1日出版的英国《自然》杂志上发表论文The missing memristor found宣称，他们已经证实了电路世界中的第四种基本元件一记忆电阻器，简称忆阻器(Memristor)，并成功设计出一个能工作的忆阻器实物模型，并且申请了美国专利US20080090337A1。他们像制作三明治一样，将纳米级的二氧化钛半导体薄膜TiO_2-x/TiO₂夹在由铂制成的两根纳米线之间，做成Pt/TiO_2-x/TiO₂/Pt纳米结构，制作忆阻的窍门是使其组成部分只有5纳米大小，也就是说，仅相当于人一根头发丝的1万分之一那么细。这种现有的忆阻器模型实际上就是一个有记忆功能的非线性电阻器，通过控制电流的变化可改变其阻值，如果把高阻值定义为“1”，低阻值定义为“0”，则这种电阻就可以实现存储数据的功能。虽然这种忆阻器模型结构简单，但是该忆阻器模型制作时使用了大量的无机半导体材料和贵重金属铂，提高了这种忆阻器模型的制作成本，且制作得到的忆阻器开关速度相对比较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的忆阻器模型制作方法存在的制作成本高及制作得到的忆阻器的开关速度的问题，而提供了蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法。

本发明蛋白质结构快速开关忆阻器阵列的制作方法按照以下步骤进行制作：一、采用磁控溅射的方法在硅片的上表面制作一层厚度为70～90nm的金膜；二、将镀有金膜的硅片浸入溶质浓度是5×10^-3mol/L的11-巯基-1-十一醇的乙醇溶液反应5～7h，即在金膜表面形成巯基亲水性表面，其中11-巯基-1-十一醇的乙醇溶液中溶剂乙醇的质量浓度为70％～90％；三、将步骤二制备的具有巯基亲水性表面的硅片浸入溶质浓度为0.6～0.8mol/L的环氧氯丙烷的碱醚溶液中反应3～5h，即在亲水性表面形成了环氧物表面，其中环氧氯丙烷的碱醚溶液的溶剂由浓度为0.3～0.5mol/L的NaOH溶液和质量纯度为99％～99.9％的二甘醇二甲醚按照1∶1的体积比组成；四、将步骤三制备的具有环氧物表面的硅片用去离子水清洗3～4min，然后用质量浓度为95％的乙醇溶液清洗1～2min，再用去离子水清洗3～4min后浸入葡聚糖的碱溶液中反应18～22h，即将葡萄糖固定在环氧物表面，其中葡聚糖的碱溶液按照重量份数比由9～11份浓度为0.8～1.2mol/L的NaOH溶液和2～5份的葡聚糖T-500组成；五、将步骤四制备的表面固定有葡萄糖的硅片浸入浓度为0.8～1.2mol/L的溴乙酸的过氧化氢溶液中反应15～18h形成羧甲基化的基体，其中溴乙酸的过氧化氢溶液中溶剂为浓度是1.8～2.2mol/L的过氧化氢溶液；六、将步骤五制备的具有羧甲基化基体的硅片浸入到质量纯度为99％～99.9％的二氯乙烷和质量纯度为99％～99.9％的N-羟基琥珀酰亚胺的混合溶液中反应5～8h，再将具有羧甲基化基体的硅片浸入摩尔浓度为0.01～0.03mol/L的牛免疫球蛋白质溶液中反应2～3h，然后用摩尔浓度为0.1～0.3mol/L的乙醇胺盐酸缓冲液冲洗10～20min，即将牛免疫球蛋白质固定在羧甲基化基体上形成蛋白质分子膜，其中二氯乙烷和N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1∶1；七、在步骤六制备的硅片上蛋白质分子膜的表面涂覆一层聚四氟乙烯分散液或采用硅胶固化后形成厚度为100～500nm的薄膜，再采用激光打标机在薄膜上刻蚀出孔直径为100μm的微孔阵列得到微孔阵列薄膜，控制激光打标机的输出光斑直径为100μm，激光打标机的功率为10W，然后在微米孔阵列薄膜表面滴加60～100mmol K⁺离子、Na⁺离子或Cl^-离子的离子液体形成生物细胞膜，即得到蛋白质结构忆阻器单元；八、对步骤七制备的蛋白质结构忆阻器单元采用具有金属电极的密封封装工艺进行封装即得到蛋白质结构快速开关忆阻器阵列。