En grupp forskare från Skoltech, institutet för problem med kemisk fysik i RAS, och N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry of RAS, ledd av Skoltech Professor P.A. Troshin, har upptäckt ett samband mellan strukturen för fotokromiska molekyler och elektriska egenskaper hos minnesenheter byggda med hjälp av dessa föreningar. Deras resultat öppnar nya möjligheter för en rationell design av nya funktionella material för organisk elektronik. Resultaten av deras studie publicerades i Journal of Materials Chemistry C och finns på dess omslag.

Organisk elektronik har utvecklats i en blåsande takt under det senaste decenniet:Flexibla tunnfilmiga elektroniska kretsar, sensorer, visar, sol ljusomvandlare och batterier, Lysdioder och andra komponenter har redan hittat värdefulla applikationer i produktförpackningar, kläder, elektronisk hud, robotik och proteser. Ytterligare framsteg inom organisk elektronik kan resultera i skapandet av ett funktionellt gränssnitt mellan klassisk elektronik i fast tillstånd och levande ämnen. Smart Healthcare-konceptet som möjliggör kontinuerlig övervakning av den vitala statistiken och dess snabba anpassning som svar på de första tecknen på en sjukdom tros ha en förändring av hälsovården, som kommer att fokusera på förebyggande behandling snarare än sent behandling av en sjukdom.

Praktiska tillämpningar av organisk elektronik kräver att alla dess funktionella komponenter, inklusive organiska minneselement, är fullt utvecklade. Ur detta perspektiv, av särskilt intresse är de fotokroma föreningarna, vars molekyler är en-bitars minnesceller som genomgår reversibel isomerisering mellan två kvasistabila tillstånd när de utsätts för ljus. Tyvärr, den nuvarande bristen på teknisk förmåga gör det nästan omöjligt att på ett tillförlitligt sätt byta en enda molekyl och registrera dess tillstånd. Detta innebär att fotokroma molekyler måste integreras i mer komplexa och större system, där övergången från ett tillstånd till ett annat kommer att ge ett svar som kan fångas, till exempel, som elektrisk signal.

Tidigare, Professor Troshins team utvecklade strukturen för organiska fälteffekttransistorer med ett ljuskänsligt fotokromiskt lager, och demonstrerade optolektrisk växling mellan flera elektriska tillstånd. Dock, effekten av den fotokroma materialstrukturen och egenskaperna på enhetens elektriska egenskaper har varit oklar tills nu. I deras senaste studie, forskarna från Skoltech, institutet för problem med kemisk fysik, RAS, och N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, RAS, har lyckats identifiera sambandet mellan strukturen för fotokromiska material och deras elektriska prestanda i enheter.

"Vi studerade tre olika fotokroma material med liknande struktur i optiska minneselement baserade på organiska fälteffekttransistorer och fann några meningsfulla mönster efter en detaljerad analys av egenskaperna, såsom omkopplingshastighet och amplitud, minnesfönsterbredd, och driftstabilitet i läget för flera skrivskriv-läs-raderingar. Vi visade att en karbonylgrupp i den fotokroma dihetaryleten -broen gör det enklare att byta, samtidigt som stabiliteten hos inducerade tillstånd minskar. I kontrast, en fotokromisk förening med en osubstituerad propylenbrygga och ett relativt smalt minnesfönster säkerställer tillförlitlig omkoppling och långsiktig enhetsstabilitet. Korrelationerna som vi hittade mellan fotokromiska föreningars molekylstruktur och de elektriska egenskaperna hos enheterna som tillverkas med hjälp av dessa material ger en solid bakgrund för den rationella utvecklingen av en ny generation material för organiska minneselement och fotodetektorer, "säger den första författaren till studien Dolgor Dashitsyrenova.