Forskere arbejder på at skabe mikrochipelementer i molekylær størrelse

Moderne siliciumbaserede integrerede kredsløb (IC'er) har nået de praktiske grænser for miniaturisering, mens brugen af ​​organiske stoffer potentielt kan tillade skabelsen af ​​mikrochipelementer så store som et enkelt molekyle. Forskere fra det russiske National Research Nuclear University MEPhI (MEPhI) udfører aktivt undersøgelser på dette område. De har for nylig offentliggjort resultaterne af deres modelleringsændringer i agiterede molekyler af organiske halvledere i Journal of Physical Chemistry .

Der er flere grunde til, at økologisk elektronik anses for at være et lovende felt. Råvarerne til dem er let tilgængelige, og brugen af ​​organiske materialer gør det muligt at fremstille IC-elementer i molekylstørrelse, dermed bringe dem tættere på de indre strukturer af levende organismer.

En sådan lovende mulighed er designet af rettede organiske molekylære og funktionelle materialer. Lige nu, Russiske forskere opsummerer globale erfaringer på disse områder og udfører prædiktiv modellering.

"Vores gruppe udfører prædiktiv modellering for organiske elektroniske materialer, specifikt til organiske lysdioder (OLED; bruges i lette højkvalitetsskærme, der er i stand til at bøje). OLED udsender lys, når elektroner, der kommer fra en katode, mødes med (elektron)huller, der kommer fra anoder og indgår i rekombination. Staten, når en elektron og et hul er gensidigt forbundet, men ikke rekombinerer, kaldet en exciton, kan vare forholdsvis længe, og er ofte lokaliseret inden for et enkelt molekyle, " sagde Alexandra Freidzon, assistent ved National Research Nuclear University MEPhI og videnskabsmand ved Photochemistry Center i Federal Scientific Research Centre.

Ifølge Freidzon, migrationen af ​​en excitons kvasipartikel til nabomolekyler gør det muligt at kontrollere farven og effektiviteten af ​​lysemission af OLED'er bekvemt. Til det formål kan et lysemitterende lag placeres mellem n- og p-type lag af organiske halvledere, bærer henholdsvis elektroner og huller, hvor disse kvasipartikler "mødes" i mellemlaget, involverer sig i rekombination og forbliver knyttet til hinanden.

"Vi har studeret, hvordan excitoner opfører sig i et molekyle af en typisk hulhalvleder, som også bruges som en matrix for det emissive lag, og det viste sig, at excitoner ikke lokaliseres på hele molekylet, men på visse dele af den og kan migrere mellem dem. Excitoner kan gøre det under indflydelse af små forstyrrelser, som dem forårsaget af tilstedeværelsen af ​​et andet molekyle, " tilføjede Freidzon.

MEPhI's forskere har studeret mekanismen og hastigheden af ​​excitons migration fra den ene ende af molekylet til en anden og opdaget, at migrationen kun går meget hurtigt på én måde, og den kan fremmes af visse intramolekylære udsving.

Forfatterne af forskningsstudiet mener, at det nu er muligt at studere, hvordan tilstedeværelsen af ​​nabomolekyler påvirker denne proces og foreslår modifikationen af ​​det exciton-bærende molekyle for at gøre processen med at overføre omrøringsenergi til det emissive molekyle mere effektiv. Sådant arbejde er hjertet af virtuelt at designe funktionelle materialer - videnskabsmænd udpeger materialets nøglefunktioner og bygger derefter en model, beskriver processen med dens funktion. Dette giver dem mulighed for at bestemme de vigtigste faktorer, der påvirker processernes effektivitet og dermed foreslå ændringer af visse funktionelle materialer, hvis det er nødvendigt.

Forskerne ved MEPhI understreger, at de kun er begyndt at forstå excitons migrationsproces inden for molekylet i organiske halvledere, men vil snart være i stand til at præsentere forslag til ændring af de molekyler, der bruges i OLED-skærmens emissive lag.