尽管丝蛋白已被用于设计电子产品，但其使用目前受到限制，部分原因是丝纤维是一团乱糟糟的意大利面条状物。

现在，美国能源部太平洋西北国家实验室 (PNNL) 的科学家领导的研究小组已经解决了这一问题。9月18日，研究人员表示已在石墨烯上实现了均匀的二维 (2D) 蚕丝蛋白碎片层，即“丝蛋白”，石墨烯是一种以碳为基础的材料，具有出色的导电性。相关研究成果以“Two-dimensional silk”为题，发表于《Scientific Advances》。

原子力显微镜图像显示丝素蛋白在石墨烯上均匀自组装。图片来源：James De Yoreo | 太平洋西北国家实验室

“这些结果为丝蛋白自组装提供了一种可重复的方法，这对于设计和制造丝基电子产品至关重要，”该研究的主要作者Chenyang Shi说。“值得注意的是，该系统无毒且以水为基础，这对于生物相容性至关重要。”

这种材料组合——丝基石墨烯——可以形成一种灵敏、可调的晶体管，微电子行业非常需要这种晶体管，用于可穿戴和可植入的健康传感器。PNNL团队还看到了它们作为计算神经网络中记忆晶体管或“忆阻器”的关键组件的潜力。用于神经网络的忆阻器使计算机能够模拟人脑的功能。

单个丝蛋白分子，或称“丝素蛋白”（蓝色），沉积在被水包围的石墨烯表面（绿色和红色球体），并生长成原子级精确的二维 (2D) 薄片。丝纤维的控制沉积可产生大量可生物降解的电子设备。图片来源：Mike Perkins | 太平洋西北国家实验室

几个世纪以来，蚕丝生产一直是中国严格保密的秘密，而它的名声则通过著名的丝绸之路贸易路线传到了印度、中东和欧洲。到了中世纪，丝绸已经成为一种地位的象征，也是欧洲市场上令人垂涎的商品。即使在今天，丝绸仍然与奢华和地位联系在一起。丝绸织物享誉世界的本质特性——弹性、耐用性和强度——使其被用于先进材料应用。“已经有很多研究使用蚕丝来调节电子信号，但由于蚕丝蛋白天生无序，因此能够进行的控制非常有限，”太平洋西北国家实验室的巴特尔研究员、华盛顿大学材料科学与工程教授和化学教授 James De Yoreo 说道。 “因此，凭借我们在控制表面材料生长方面的经验，我们想到‘如果我们能制造出更好的界面会怎样？’”为了实现这一目标，该团队精心控制了反应条件，以精确的方式将单个蚕丝纤维添加到水基系统中。通过精密的实验室条件，该团队实现了高度有序的二维蛋白质层，这些蛋白质层以精确平行的 β 片层排列，这是自然界中最常见的蛋白质形状之一。进一步的成像研究和互补的理论计算表明，薄薄的蚕丝层采用了稳定的结构，具有天然蚕丝的特征。这种规模的电子结构（厚度不到 DNA 链的一半）支持生物电子行业中随处可见的微型化。“这种材料适合于我们所说的场效应，”De Yoreo 说。“这意味着它是一个晶体管开关，可以根据信号打开或关闭。如果你在其中添加抗体，那么当目标蛋白质结合时，你就会导致晶体管切换状态。”研究人员正计划利用这种原材料和技术来制造自己的人造丝，并在其中添加功能性蛋白质以增强其实用性和特异性。这项研究是控制丝绸在功能电子元件上的分层的第一步。未来研究的重点领域包括提高丝绸集成电路的稳定性和导电性，以及探索丝绸在可生物降解电子产品中的潜力，以增加绿色化学在电子制造中的应用。

信息来源：Carbontech

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。