有機電子迎來新機遇：有機光學存儲器件研究取得突破！

摘要：論文第一作者 Dolgor Dashitsyrenova 表示：「我們研究了基於有機場效應管的光學存儲元件中三種結構相似的光致變色材料，並且在對於這些特性例如開關速度和幅度、存儲窗口寬度、多數據讀寫擦除模式中的操作穩定性進行詳細分析後，發現了一些意義重大的模式。最近，來自俄羅斯斯科爾科沃科技學院、俄羅斯科學院化學物理問題研究所、俄羅斯科學院澤林斯基有機化學研究所的研究人員在特羅申教授主管下，發現了光致變色分子的結構與採用這些成分構造的存儲器件的電氣特性之間的關係。

​導讀

據俄羅斯斯科爾科沃科技學院官網最近報導，該校與俄羅斯科學院的研究人員們合作發現了光致變色分子結構與用這些成分構造的存儲器件的電氣特性之間的關係。他們的研究為合理設計用於有機電子器件的新型功能材料開辟了新的機遇。

背景

近十年來，有機電子器件開發呈現迅猛增長的態勢。柔性薄膜電子電路、傳感器、顯示器、太陽能轉換器和電池、LED以及其他元器件，已經在產品包裝（智能包裝）、智能服裝（可穿戴電子、電子織物）、電子皮膚、機器人與義肢（特別是對於觸摸、壓力、冷熱敏感的智能義肢與外骨骼）等領域找到了有價值的應用。

基於有機發光二極管（OLED）技術的智能眼鏡螢幕（圖片來源：Fraunhofer FEP）

有機光伏太陽能電池以及電池結構的原理圖（圖片來源：大阪大學）

有機薄膜晶體管（圖片來源：Rob Felt，佐治亞理工學院）

有機電子器件的進一步發展，將在經典的「固態」電子器件與生命體（例如人體）之間創造出一個功能接口。智慧醫療做到了對人體狀況的持續監測，可及時響應疾病的最初跡象並作出相應的調節，將改變傳統醫療保健的「遊戲規則」。它聚焦於預防而不是在疾病晚期進行治療。在疾病晚期，各種各樣的醫療手段也不足以挽救病人的生命或者改善病人的生活質量。

監測心率、呼吸、肌肉運動等健康數據的電子皮膚（圖片來源：大邱慶北科學技術院）

有機電子器件的實際應用需要完全開發出所有的功能元件，包括有機存儲元件。從這個角度看，讓人特別感興趣的是光致變色化合物，其分子天生就是單比特存儲單元。當受到光線照射時，這些存儲單元會在兩個準穩定狀態之間經歷可逆的異構化（類似二進制系統中的「0」和「1」）。

（圖片來源: Paolo Samori/法國斯特拉斯堡大學與法國國家科學研究中心）

不幸的是，目前技術能力的缺乏，使之幾乎無法穩定切換並記錄單分子的狀態。這意味著，光致變色分子需要集成到更大、更複雜的系統中。在這種系統中，從一個狀態轉變到另一個狀態，將會產生一個能被捕捉到的響應，例如電信號。

早些時候，俄羅斯斯科爾科沃科技學院（Skoltech）教授特羅申（P.A. Troshin）的團隊通過一種光敏的光致變色層開發出有機場效應晶體管，論證了它們作為在多個電氣狀態之間進行切換的光電開關的可能性。然而，迄今為止，光致變色材料結構的效應以及器件的電氣特性尚不清楚。

創新

最近，來自俄羅斯斯科爾科沃科技學院、俄羅斯科學院化學物理問題研究所、俄羅斯科學院澤林斯基有機化學研究所的研究人員在特羅申教授主管下，發現了光致變色分子的結構與採用這些成分構造的存儲器件的電氣特性之間的關係。他們的研究為合理設計有機電子器件的新型功能材料開辟了新的機遇。他們的研究成果發表在《Journal of Materials Chemistry С》上，並出現在該雜誌的封面頁上。

（圖片來源：《Journal of Materials Chemistry С》封面）

技術

論文第一作者 Dolgor Dashitsyrenova 表示：「我們研究了基於有機場效應管的光學存儲元件中三種結構相似的光致變色材料，並且在對於這些特性例如開關速度和幅度、存儲窗口寬度、多數據讀寫擦除模式中的操作穩定性進行詳細分析後，發現了一些意義重大的模式。我們展示了，二芳基乙烯橋基團中的一個羰基，使開關變得更容易，同時降低了誘導狀態的穩定性。相反，具有不可替代的丙烯橋以及相對較窄的存儲窗口的光致變色化合物，保證了可靠的開關和設備的長期穩定性。」

價值

Dashitsyrenova 稱：「我們發現了光致變色化合物分子結構與採用這些材料制成的設備的電氣特性之間關聯，為合理開發新一代的有機存儲元件和光電探測器材料奠定了堅實的基礎。」

關鍵字

有機電子、存儲器、晶體管、分子

參考資料

【1】https://www.skoltech.ru/en/2019/06/skoltech-scientists-have-found-a-way-to-control-the-electrical-characteristics-of-optical-memory-devices/

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