Los conductores orgánicos iónico-electrónicos mixtos (OMIEC) son una clase de materiales muy solicitada para aplicaciones no convencionales, como bioelectrónica, computación neuromórfica y celdas de biocombustible, debido a su conducción iónica y electrónica dos en uno.propiedades.

Para garantizar una aceptación mucho más amplia de estos fascinantes materiales, es necesario diversificar sus propiedades y desarrollar técnicas que permitan adaptar las características de los dispositivos basados ​​en OMIEC a aplicaciones específicas.

Un aspecto crucial de este proceso es desarrollar estrategias para evaluar las diversas propiedades de estos materiales.Sin embargo, a pesar de la creciente popularidad de los OMIEC, existe una grave falta de investigación sobre los comportamientos transitorios de dichos conductores dependientes de la orientación molecular.

Ahora, sin embargo, un equipo internacional de investigadores de Corea y el Reino Unido, dirigido por el profesor Myung-Han Yoon de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, se propuso cerrar esta brecha en nuestra comprensión de las mezclas orgánicas.Conductores iónicos-electrónicos.

En su reciente estudiopublicadoenComunicaciones de la naturalezaEl 28 de noviembre de 2023, el equipo exploró comportamientos transitorios peculiares de OMIEC regidos por variaciones en la orientación molecular con la ayuda de un transistor electroquímico orgánico (OECT).

En el pasado, varios estudios ya han investigado las OMIEC utilizando la plataforma OECT, lo que sugiere que varios factores, como la dirección, la longitud, la simetría de la cadena lateral, la estructura principal del polímero y la cristalinidad de la película, modulan las propiedades de las OECT.

"Se sabe que los OECT imitan los mecanismos informáticos de las neuronas y las sinapsis en los picosredes neuronales(SNN) y, por lo tanto, se consideran prometedores", explica el profesor Yoon. "Para ayudar al creciente interés en explorar los comportamientos dinámicos de los OECT en el dominio de la frecuencia, nos centramos en un aspecto que a menudo se pasa por alto.Decidimos investigar la correlación entre la orientación molecular dependiente de la planaridad de la columna vertebral y las características transitorias de OECT".

Con este fin, los investigadores primero sintetizaron dos nuevos OMEIC basados ​​en 1,4-ditienilfenileno (DTP), DTP-2T y DTP-P, con unidades de comonómero, 2,2'-bitiofeno y fenileno, respectivamente.Los polímeros comprendían los mismos compuestos iónicos ypropiedades electronicas, pero al manipular la planaridad de la columna vertebral del polímero, los investigadores pudieron controlar la orientación molecular dominante del sistema conductor mixto.

La autoediciónpolímeroLuego se utilizó para fabricar dispositivos OECT, que se sometieron a análisis electroquímicos.Inicialmente, el equipo descubrió que ambos polímeros mostraban propiedades electroquímicas similares a pesar de tener diferentes orientaciones moleculares.Luego cambiaron la dirección de inyección de iones cuando había una determinada corriente/voltaje durante el análisis.

Observaron que la dirección de la inyección de iones en relación con la orientación molecular afectaba la longitud de la ruta de deriva de los iones, lo que, debido a una correlación indirecta con la movilidad de los iones dentro de los polímeros, daba lugar a respuestas transitorias peculiares en los dispositivos OECT.

Los hallazgos de este estudio proporcionan unaperspectiva únicaen el mundo de las características dependientes de la orientación molecular de los dispositivos OECT."Se prevé que las arquitecturas SNN basadas en OECT reemplacen los sistemas informáticos actuales en el futuro al aumentar la velocidad de cálculo y reducir el consumo de energía. Se espera que nuestros hallazgos faciliten pronto la realización de sistemas informáticos basados ​​en SNN", concluye el profesor Yoon.

Además, el equipo también cree que los conocimientos de este estudio podrían facilitar el diseño y desarrollo de materiales conductores mixtos orgánicos avanzados para sensores biomoleculares y de bioseñales.