俄罗斯科学家研究有机光学存储器件取得新进展!

来源:环球创新智慧    关键词:有机光学, 存储器,    发布时间:2019-07-05

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背景

近十年来,有机电子器件开发呈现迅猛增长的态势。柔性薄膜电子电路、传感器、显示器、太阳能转换器和电池、LED以及其他元器件,已经在产品包装(智能包装)、智能服装(可穿戴电子、电子织物)、电子皮肤、机器人与义肢(特别是对于触摸、压力、冷热敏感的智能义肢与外骨骼)等领域找到了有价值的应用。


基于有机发光二极管(OLED)技术的智能眼镜显示屏(图片来源:Fraunhofer FEP)

有机光伏太阳能电池以及电池结构的原理图(图片来源:大阪大学)


有机薄膜晶体管(图片来源:Rob Felt,佐治亚理工学院)


有机电子器件的进一步发展,将在经典的“固态”电子器件与生命体(例如人体)之间创造出一个功能接口。智慧医疗实现了对人体状况的持续监测,可及时响应疾病的最初迹象并作出相应的调节,将改变传统医疗保健的“游戏规则”。它聚焦于预防而不是在疾病晚期进行治疗。在疾病晚期,各种各样的医疗手段也不足以挽救病人的生命或者改善病人的生活质量。


监测心率、呼吸、肌肉运动等健康数据的电子皮肤(图片来源:大邱庆北科学技术院)


有机电子器件的实际应用需要完全开发出所有的功能元件,包括有机存储元件。从这个角度看,让人特别感兴趣的是光致变色化合物,其分子天生就是单比特存储单元。当受到光线照射时,这些存储单元会在两个准稳定状态之间经历可逆的异构化(类似二进制系统中的“0”和“1”)。


(图片来源: Paolo Samori/法国斯特拉斯堡大学与法国国家科学研究中心)


不幸的是,目前技术能力的缺乏,使之几乎无法稳定切换并记录单分子的状态。这意味着,光致变色分子需要集成到更大、更复杂的系统中。在这种系统中,从一个状态转变到另一个状态,将会产生一个能被捕捉到的响应,例如电信号。


早些时候,俄罗斯斯科尔科沃科技学院(Skoltech)教授特罗申(P.A. Troshin)的团队通过一种光敏的光致变色层开发出有机场效应晶体管,论证了它们作为在多个电气状态之间进行切换的光电开关的可能性。然而,迄今为止,光致变色材料结构的效应以及器件的电气特性尚不清楚。


创新

近日,来自俄罗斯斯科尔科沃科技学院、俄罗斯科学院化学物理问题研究所、俄罗斯科学院泽林斯基有机化学研究所的研究人员在特罗申教授领导下,发现了光致变色分子的结构与采用这些成分构造的存储器件的电气特性之间的关系。他们的研究为合理设计有机电子器件的新型功能材料开辟了新的机遇。他们的研究成果发表在《Journal of Materials Chemistry С》上,并出现在该杂志的封面页上。


技术

论文第一作者 Dolgor Dashitsyrenova 表示:“我们研究了基于有机场效应管的光学存储元件中三种结构相似的光致变色材料,并且在对于这些特性例如开关速度和幅度、存储窗口宽度、多数据读写擦除模式中的操作稳定性进行详细分析后,发现了一些意义重大的模式。我们展示了,二芳基乙烯桥基团中的一个羰基,使开关变得更容易,同时降低了诱导状态的稳定性。相反,具有不可替代的丙烯桥以及相对较窄的存储窗口的光致变色化合物,保证了可靠的开关和设备的长期稳定性。”


价值

Dashitsyrenova 称:“我们发现了光致变色化合物分子结构与采用这些材料制成的设备的电气特性之间关联,为合理开发新一代的有机存储元件和光电探测器材料奠定了坚实的基础。”