مواد و ساخت پیشرفته

ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی اخیراً مورد توجه زیادی در جامعه تحقیقاتی قرار گرفته‌اند، نه تنها به دلیل زیست سازگاری خود بلکه به خاطر سایر ویژگی‌های جدید مانند تقویت سیگنال‌های یونی-الکترونیکی و تشخیص یون‌ها و مولکول‌ها که دارند.

برای دستیابی به این ویژگی‌ها، نیمه‌هادی‌های متشکل از ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی باید بتوانند هم یون‌ها و هم الکترون‌ها را به طور موثر انتقال دهند. مواد مزدوج پیوند شده با زنجیره‌های گلیکول آبدوست سطوح مطلوبی از کارایی را نشان داده‌اند و در عین حال نرم هستند و به یون‌ها اجازه می‌دهند از طریق سطوح خود نفوذ کنند. با این حال، هنگامیکه به فیلم‌های جامد تبدیل می‌شوند، ویژگی‌های نیمه‌بلوری ناقص و نامنظمی را نشان می‌دهند.

عملکرد حالت پایدار ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی را می‌توان با استفاده از طراحی مولکولی و تراز ساختاری با هم برای کاهش اختلالات انرژی و ریزساختاری در فیلم‌ها بهینه کرد. با این تفکر گروهی از محققان به سرپرستی پروفسور میونگ هان یون از موسسه علم و فناوری گوانگجوی کره جنوبی اخیراً مطالعه‌ای را برای ایجاد دستگاه‌های حاوی ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی با کارایی بالا براساس پلیمرهای نوع پلی دیکتوپیرولوپیرول در نقش لایه‌های فعال انجام داده‌اند.

آنها تعداد واحدهای تکرار شونده زنجیره‌های جانبی اتیلن گلیکول را در پلی دیکتوپیرولوپیرول از دو به پنج تعدیل کردند و رقم شایستگی را به عنوان حاصل تحرک حامل بار و ظرفیت حجمی انتخاب نمودند. مطالعه آنها به صورت آنلاین در Advanced Materials در دسترس قرار گرفت. پروفسور یون در مورد منطق پشت انجام این مطالعه می‌گوید استفاده از رساناهای مخلوط در ترانزیستورهای الکتروشیمیایی، انتظار بهبود عملکرد قابل توجه را حتی در هنگام اعمال فرآیندهای کنترل ریزساختار مرسوم دشوار می‌کند.

این امر به دلیل انسجام بین‌مولکولی قوی به دلیل انعطاف‌پذیری و آب دوستی زنجیره‌های جانبی ساختار مولکولی است. مواد رسانای مخلوط جدید ما این مشکل را با معرفی ساختار زنجیره جانبی هیبریدی آلکیل- اتیلن گلیکول حل می‌کند که می‌تواند آب‌گریزی و پایداری ساختاری مناسب را برای مولکول به ارمغان آورد. در این مطالعه، طیف‌سنجی جذبی مرئی فرابنفش تشکیل دانه‌های J در پلیمرهای سه، چهار و پنج اتیلن گلیکول را تأیید نمود. علاوه بر این اندازه‌گیری‌های ولتامتری حلقوی کاهش تدریجی مقادیر شروع اکسیداسیون را با افزایش تعداد پلیمرهای اتیلن گلیکول نشان داد.

علاوه بر این از آنجاییکه طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مقادیر ظرفیت، ظرفیت حجمی مشابهی را برای همه پلیمرهای خانواده پلی دیکتوپیرولوپیرول فعلی نشان داد، محققان از تحرک حامل بار برای تشخیص عملکرد آنها استفاده کردند. دستگاه ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی مبتنی بر پلی دیکتوپیرولوپیرول‌ـ‌4 اتیلن گلیکول ساخته شده از طریق ریخته‌گری چرخشی عملکرد بهینه‌ای را نشان می‌دهد.

پروفسور یون با برجسته کردن پیامدهای بلندمدت این مطالعه می‌گوید در عصر هوش‌مصنوعی انتظار می‌رود دستگاه‌های نورومورفیک توسعه یابند. رساناهای ترکیبی آلی یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد در این زمینه هستند که پتانسیل بالایی برای پیشرفت دارند. تحقیقات ما بخشی از تلاش‌ها برای غلبه بر عملکرد پایین مواد آلی است. در درازمدت، توسعه رساناهای مخلوط آلی با قابلیت اطمینان بالا می‌تواند در زمینه‌های مختلف مانند حسگرهای پوشیدنی نسل بعدی، رایانه‌ها و سیستم‌های مراقبت بهداشتی اعمال شود بنابراین به افزایش راحتی انسان کمک می‌کند.

منبع