Een groep onderzoekers van Skoltech, het Instituut voor Problemen van Chemische Fysica van RAS, en ND Zelinsky Instituut voor Organische Chemie van RAS, onder leiding van Skoltech Professor P.A. Trosjin, heeft een verband ontdekt tussen de structuur van fotochrome moleculen en elektrische kenmerken van geheugenapparaten die met deze verbindingen zijn gebouwd. Hun bevindingen openen nieuwe mogelijkheden voor het rationeel ontwerpen van nieuwe functionele materialen voor organische elektronica. De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in de Journal of Materials Chemistry C en staat op het voorblad.

Organische elektronica heeft zich de afgelopen tien jaar in een razendsnel tempo ontwikkeld:flexibele dunne-film elektronische schakelingen, sensoren, toont, zonne-lichtomvormers en batterijen, LED's en andere componenten hebben al waardevolle toepassingen gevonden in productverpakkingen, kleren, elektronische huid, robotica en protheses. Verdere vooruitgang van organische elektronica zou kunnen resulteren in het creëren van een functionele interface tussen klassieke solid-state elektronica en levende onderwerpen. Het Smart Healthcare-concept dat continue monitoring van de vitale statistieken en de tijdige aanpassing ervan in reactie op de eerste tekenen van een ziekte mogelijk maakt, wordt verondersteld een baanbrekende impact op de gezondheidszorg te hebben, die zich zal richten op preventie in plaats van behandeling in een laat stadium van een ziekte.

Praktische toepassingen van organische elektronica vereisen dat alle functionele componenten, inclusief organische geheugenelementen, zijn volledig ontwikkeld. Van dit perspectief, van bijzonder belang zijn de fotochrome verbindingen, waarvan de moleculen single-bit geheugencellen zijn die omkeerbare isomerisatie ondergaan tussen twee quasi-stabiele toestanden wanneer ze worden blootgesteld aan licht. Helaas, het huidige gebrek aan technische capaciteit maakt het bijna onmogelijk om een ​​enkel molecuul betrouwbaar te wisselen en de toestand ervan te registreren. Dit betekent dat fotochrome moleculen moeten worden geïntegreerd in complexere en grotere systemen, waarbij de overgang van de ene toestand naar de andere een reactie zal produceren die kan worden vastgelegd, bijvoorbeeld, als elektrisch signaal.

Eerder, Het team van professor Troshin ontwikkelde de structuur van organische veldeffecttransistoren met een lichtgevoelige fotochrome laag, en demonstreerde opto-elektrisch schakelen tussen meerdere elektrische toestanden. Echter, het effect van de fotochrome materiaalstructuur en eigenschappen op de elektrische kenmerken van het apparaat was tot nu toe onduidelijk. In hun recente studie, de onderzoekers van Skoltech, het Instituut voor Problemen van Chemische Fysica, RAS, en ND Zelinsky Instituut voor Organische Chemie, RAS, zijn erin geslaagd de relaties tussen de structuur van fotochrome materialen en hun elektrische prestaties in apparaten te identificeren.

"We hebben drie verschillende fotochrome materialen met een vergelijkbare structuur bestudeerd in optische geheugenelementen op basis van organische veldeffecttransistors en hebben enkele betekenisvolle patronen gevonden na een gedetailleerde analyse van de kenmerken, zoals de schakelsnelheid en amplitude, breedte geheugenvenster, en operationele stabiliteit in de modus voor schrijven en wissen van meerdere gegevens. We toonden aan dat het hebben van een carbonylgroep in de fotochrome dihetaryletheenbrug de omschakeling gemakkelijker maakt, terwijl de stabiliteit van geïnduceerde toestanden wordt verminderd. In tegenstelling tot, een fotochrome verbinding met een ongesubstitueerde propyleenbrug en een relatief smal geheugenvenster zorgt voor betrouwbaar schakelen en langdurige apparaatstabiliteit. De correlaties die we hebben gevonden tussen de moleculaire structuur van fotochrome verbindingen en de elektrische eigenschappen van de apparaten die met deze materialen zijn gemaakt, bieden een solide achtergrond voor de rationele ontwikkeling van een nieuwe generatie materialen voor organische geheugenelementen en fotodetectoren, " zegt de eerste auteur van de studie Dolgor Dashitsyrenova.