Forskere kontrollerer de elektriske egenskaber af optiske hukommelsesenheder

En gruppe forskere fra Skoltech, Instituttet for problemer med kemisk fysik i RAS, og N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of RAS, ledet af Skoltech Professor P.A. Troshin, har opdaget en sammenhæng mellem strukturen af ​​fotokrome molekyler og elektriske egenskaber af hukommelsesenheder bygget ved hjælp af disse forbindelser. Deres resultater åbner nye muligheder for rationelt design af nye funktionelle materialer til organisk elektronik. Resultaterne af deres undersøgelse blev offentliggjort i Journal of Materials Chemistry C og med på forsiden.

Organisk elektronik har udviklet sig i et voldsomt tempo i løbet af det sidste årti:Fleksible tyndfilm elektroniske kredsløb, sensorer, skærme, solar lyskonvertere og batterier, LED'er og andre komponenter har allerede fundet værdifulde anvendelser i produktemballage, tøj, elektronisk hud, robotter og proteser. Yderligere fremskridt inden for organisk elektronik kan resultere i skabelsen af ​​en funktionel grænseflade mellem klassisk solid-state elektronik og levende motiver. Smart Healthcare-konceptet, der muliggør kontinuerlig overvågning af den vitale statistik og dens rettidige justering som reaktion på de første tegn på en sygdom, menes at have en spilskiftende indvirkning på sundhedsvæsenet, som vil fokusere på forebyggelse frem for sen behandling af en sygdom.

Praktiske anvendelser af organisk elektronik kræver, at alle dens funktionelle komponenter, inklusive organiske hukommelseselementer, er fuldt udviklede. Fra dette perspektiv, af særlig interesse er de fotokrome forbindelser, hvis molekyler er single-bit hukommelsesceller, der gennemgår reversibel isomerisering mellem to kvasi-stabile tilstande, når de udsættes for lys. Desværre, den nuværende mangel på teknisk kapacitet gør det næsten umuligt pålideligt at skifte et enkelt molekyle og registrere dets tilstand. Det betyder, at fotokrome molekyler skal integreres i mere komplekse og større systemer, hvor overgangen fra en tilstand til en anden vil producere et svar, der kan fanges, for eksempel, som elektrisk signal.

tidligere, Professor Troshins team udviklede strukturen af ​​organiske felteffekttransistorer med et lysfølsomt fotokromt lag, og demonstrerede optoelektrisk skift mellem flere elektriske tilstande. Imidlertid, effekten af ​​den fotokrome materialestruktur og egenskaber på enhedens elektriske egenskaber har indtil nu været uklar. I deres nylige undersøgelse, forskerne fra Skoltech, Instituttet for problemer i kemisk fysik, RAS, og N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, RAS, er lykkedes med at identificere sammenhængen mellem strukturen af ​​fotokrome materialer og deres elektriske ydeevne i enheder.

"Vi studerede tre forskellige fotokromatiske materialer med lignende struktur i optiske hukommelseselementer baseret på organiske felteffekttransistorer og fandt nogle meningsfulde mønstre efter en detaljeret analyse af egenskaberne, såsom skiftehastighed og amplitude, hukommelse vindue bredde, og driftsstabilitet i multipel data skrive-læse-slet-tilstand. Vi viste, at det at have en carbonylgruppe i den fotokrome dihetarylethen-brodel gør skiftet lettere, samtidig med at stabiliteten af ​​inducerede tilstande reduceres. I modsætning, en fotokrom forbindelse med en usubstitueret propylenbro og et relativt smalt hukommelsesvindue sikrer pålidelig omskiftning og langsigtet enhedsstabilitet. Korrelationerne, som vi fandt mellem den molekylære struktur af fotokrome forbindelser og de elektriske egenskaber af de enheder, der er fremstillet ved hjælp af disse materialer, giver en solid baggrund for den rationelle udvikling af en ny generation af materialer til organiske hukommelseselementer og fotodetektorer, " siger den første forfatter af undersøgelsen Dolgor Dashitsyrenova.