Russische chemici hebben een nieuw fotochromisch complex verkregen dat bestaat uit bismut (III) en viologenkationen en hebben de nieuwe verbinding gebruikt om optische geheugenelementen te creëren waarvan is aangetoond dat ze zeer efficiënt en stabiel zijn. De uitkomsten van het onderzoek kunnen in de toekomst dienen om het scala aan micro-elektronicacomponenten uit te breiden. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Chemische communicatie .

Moderne geheugenapparaten, zoals geheugenkaarten en SSD-schijven, zijn gebaseerd op elektrische schakelaars die bekend staan ​​als transistors, die twee quasi-stabiele elektrische toestanden kan vormen vanwege de aanwezigheid van extra componenten die elektrische lading kunnen accumuleren en opslaan. De waarde van deze lading schakelt elektrische stroom door de transistor bij een bepaalde leesspanning in of uit. In geheugenelementen, de hoge stroom of "open" en lage stroom of "gesloten" toestanden komen overeen met logische één en logische nul, respectievelijk, of vice versa. Om een ​​stukje informatie op te schrijven of te wissen, de transistor moet van de ene toestand naar de andere overschakelen. In het geval van fotochrome materialen, d.w.z. materialen die van kleur veranderen bij blootstelling aan licht, het schakelen vereist een lichtpuls en, best vaak, superpositie van het elektrische veld, te.

Viologen kationen bestaan ​​uit twee gekoppelde aromatische pyridineringen (C ₁₀ H ₈ N ₂ R ₂ ) ₂ ⁺ met twee substituenten (R) aan de stikstofatomen. Sommige halogenidemetaal- en viologencomplexen, d.w.z., die elementen bevatten van de zevende groep van het periodiek systeem (F, kl, Br, en ik), kan van kleur veranderen bij blootstelling aan licht. Deze verbindingen hebben ondanks hun zeer aantrekkelijke opto-elektronische eigenschappen nog geen toepassing gevonden in de elektronica. Voor de eerste keer ooit, een groep wetenschappers van het Skolkovo Instituut voor Wetenschap en Technologie (Moskou), het Institute of Problems of Chemical Physics of RAS (Tsjernogolovka) en het Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry van SB RAS (Novosibirsk), onder leiding van Skoltech-professor Pavel Troshin, heeft een lichtgevoelig bismutcomplex met optimale eigenschappen ontworpen en aangetoond dat het kan worden gebruikt als een geavanceerd, optisch getriggerd materiaal voor geheugenapparaten.

"Eerder, we toonden de vooruitzichten van het gebruik van organische fotochrome materialen in fotoschakelbare veldeffecttransistoren en optische geheugenelementen. Onlangs, we hebben een reeks dihetaryletheenderivaten onderzocht en zeer belangrijke correlaties vastgesteld tussen hun structuur en eigenschappen. In de huidige studie, we hebben een stap voorwaarts gemaakt langs deze weg van onderzoek door metaalverbindingen te gebruiken in optische schakelaars en geheugenelementen, " legt Lyubov Frolova uit, een senior onderzoeker bij Skoltech.

De onderzoekers assembleerden organische veldeffecttransistoren met een extra lichtgevoelige laag gemaakt van het bismutcomplex met viologen-kationen. Als tussenstap voor de fabricage van het apparaat, het complex werd gekristalliseerd als een film uit een oplossing op een diëlektrische aluminiumoxidelaag. De wetenschappers ontdekten dat het apparaat kan worden "geprogrammeerd" door gelijktijdig toegepaste lichtpuls en elektrische voorspanning tussen de apparaatelektroden, waardoor het apparaat schakelt tussen twee of meer quasi-stabiele elektrische toestanden. Het hebben van meerdere toestanden in de transistor biedt geweldige perspectieven voor het creëren van multi-bit geheugenelementen voor gegevensregistratie met hoge dichtheid.

De stroom die door het transistorkanaal loopt, kan 100 keer worden gemoduleerd in een halve seconde en 10 keer, 000 keer in enkele tientallen seconden programmering. Dit cijfer wijst op een hoge efficiëntie van de apparaten, die overeenkomt met de kenmerken van de beste organische lichtgevoelige veldeffecttransistors die tot nu toe bekend zijn. De auteurs gaan ervan uit dat hun apparaten een opslagcapaciteit voor de lange termijn zullen hebben en vele cycli van schrijven, lezen en wissen kunnen doorstaan. Het recente onderzoek heeft hun stabiele werking aangetoond in meer dan 200 cycli.