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(chuan) 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(chan) 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(yu) 義(yi) 肢（特別是對於(yu) 觸摸、壓力、冷熱敏感的智能義(yi) 肢與(yu) 外骨骼）等領域找到了有價(jia) 值的應用。

基於(yu) 有機發光二極管（OLED）技術的智能眼鏡顯示屏（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(ti) 管（圖片來源：Rob Felt，佐治亞(ya) 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(yu) 生命體(ti) （例如人體(ti) ）之間創造出一個(ge) 功能接口。智慧醫療實現了對人體(ti) 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(chuan) 統醫療保健的“遊戲規則”。它聚焦於(yu) 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(chu) 元件。從(cong) 這個(ge) 角度看，讓人特別感興(xing) 趣的是光致變色化合物，其分子天生就是單比特存儲(chu) 單元。當受到光線照射時，這些存儲(chu) 單元會(hui) 在兩(liang) 個(ge) 準穩定狀態之間經曆可逆的異構化（類似二進製係統中的“0”和“1”）。

（圖片來源： Paolo Samori/法國斯特拉斯堡大學與(yu) 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、更複雜的係統中。在這種係統中，從(cong) 一個(ge) 狀態轉變到另一個(ge) 狀態，將會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 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(ti) 管，論證了它們(men) 作為(wei) 在多個(ge) 電氣狀態之間進行切換的光電開關(guan) 的可能性。然而，迄今為(wei) 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

近日，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領導下，發現了光致變色分子的結構與(yu) 采用這些成分構造的存儲(chu) 器件的電氣特性之間的關(guan) 係。他們(men) 的研究為(wei) 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(men) 的研究成果發表在《Journal of Materials Chemistry С》上，並出現在該雜誌的封麵頁上。

技術

論文第一作者 Dolgor Dashitsyrenova 表示：“我們(men) 研究了基於(yu) 有機場效應管的光學存儲(chu) 元件中三種結構相似的光致變色材料，並且在對於(yu) 這些特性例如開關(guan) 速度和幅度、存儲(chu) 窗口寬度、多數據讀寫(xie) 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(yi) 重大的模式。我們(men) 展示了，二芳基乙烯橋基團中的一個(ge) 羰基，使開關(guan) 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(chu) 窗口的光致變色化合物，保證了可靠的開關(guan) 和設備的長期穩定性。”

價(jia) 值

Dashitsyrenova 稱：“我們(men) 發現了光致變色化合物分子結構與(yu) 采用這些材料製成的設備的電氣特性之間關(guan) 聯，為(wei) 合理開發新一代的有機存儲(chu) 元件和光電探測器材料奠定了堅實的基礎。”