研究人员研究有机电化学晶体管的奇怪瞬态响应

有机混合离子电子导体(OMIEC)因其二合一的电子和离子传导特性而成为生物电子学、神经形态计算和生物燃料电池等非传统应用中备受追捧的一类材料。。

为了确保这些令人着迷的材料得到更广泛的接受，需要使其属性多样化并开发技术，允许对基于OMIEC的设备的功能进行特定应用的定制。

此过程的一个重要方面是制定评估这些材料的各种特性的策略。然而，尽管OMIEC越来越受欢迎，但对此类导体分子取向依赖性瞬态行为的研究严重缺乏。

然而现在，光州科学技术学院材料科学与工程学院的Myung-HanYoon教授领导的一个由韩国和英国研究人员组成的国际团队，着手弥合我们对有机混合材料理解上的这一差距。离子-电子导体。

在2023年11月28日发表在《自然通讯》上的最新研究中，该团队借助有机电化学晶体管(OECT)探索了由分子取向变化控制的OMIEC的特殊瞬态行为。

过去，一些研究已经使用OECT平台研究了OMIEC，表明方向、长度、侧链对称性、聚合物主链结构和薄膜结晶度等各种因素可以调节OECT的性能。

“众所周知，OECT可以模仿尖峰神经网络(SNN)中神经元和突触的计算机制，因此被认为很有前途，”Yoon教授解释道。“为了帮助人们对探索OECT在频域的动态行为日益增长的兴趣，我们关注了一个经常被忽视的方面。我们决定研究主干平面性相关的分子取向和瞬态OECT特性之间的相关性。”

为此，研究人员首先合成了两种新型1,4-二噻吩亚苯基(DTP)基OMEIC，DTP-2T和DTP-P，分别具有共聚单体单元2,2'-联噻吩和亚苯基。这些聚合物具有相同的离子和电子特性，但通过操纵聚合物主链的平面度，研究人员能够控制混合导体系统的主要分子取向。

然后使用DTP聚合物制造OECT装置，并对其进行电化学分析。最初，该团队发现两种聚合物尽管具有不同的分子取向，但表现出相似的电化学特性。然后，当分析过程中存在一定的电流/电压时，他们改变了离子注入方向。

他们观察到，相对于分子取向的离子注入方向影响离子漂移路径的长度，由于与聚合物内离子迁移率的间接相关性，导致OECT装置中出现特殊的瞬态响应。

这项研究的结果为OECT设备的分子取向相关特性提供了独特的视角。Yoon教授总结道：“基于OECT的SNN架构预计将在未来通过提高计算速度和降低能耗来取代当前的计算系统。我们的研究结果预计将有助于很快实现基于SNN的计算系统。”

此外，该团队还相信，这项研究的见解可以促进用于生物分子和生物信号传感器的先进有机混合导体材料的设计和开发。