有機混合イオン電子伝導体 (OMIEC) は、電子伝導とイオン伝導の 2 つが 1 つになっているため、バイオエレクトロニクス、ニューロモーフィック コンピューティング、バイオ燃料電池などの非従来型アプリケーションで非常に人気のあるクラスの材料です。プロパティ。

これらの魅力的な材料がさらに広く受け入れられるようにするには、その特性を多様化し、OMIEC ベースのデバイスの機能を用途に合わせて調整できる技術を開発する必要があります。

このプロセスの重要な側面は、これらの材料のさまざまな特性を評価するための戦略を開発することです。しかし、OMIEC の人気が高まっているにもかかわらず、そのような導体の分子配向に依存する過渡的挙動に関する研究は大幅に不足しています。

しかし今回、光州科学技術大学材料科学工学院のユン・ミョンハン教授率いる韓国と英国の国際研究チームが、有機混合物に対する理解におけるこのギャップを埋める取り組みを始めた。イオン電子伝導体。

彼らの最近の研究では出版されたでネイチャーコミュニケーションズ2023年11月28日、チームは有機電気化学トランジスタ(OECT)の助けを借りて、分子配向の変化によって支配されるOMIECの特異な過渡的挙動を調査した。

過去には、すでにいくつかの研究が OECT プラットフォームを使用して OMIEC を調査しており、方向、長さ、側鎖の対称性、ポリマー主鎖構造、フィルムの結晶化度などのさまざまな要因が OECT の特性を調節することが示唆されています。

「OECTは、スパイキングにおいてニューロンとシナプスの計算メカニズムを模倣することが知られていますニューラルネットワーク「周波数領域での OECT の動的挙動の探索に対する関心の高まりを助けるために、私たちは見落とされがちな側面に焦点を当てました。」とユン教授は説明します。私たちは、骨格の平面性に依存する分子配向と過渡的な OECT 特性との相関関係を調査することにしました。」

この目的を達成するために、研究者らはまず、それぞれ 2,2'-ビチオフェンとフェニレンのコモノマー単位を含む 2 つの新しい 1,4-ジチエニルフェニレン (DTP) ベースの OMEIC、DTP-2T と DTP-P を合成しました。ポリマーは同じイオン性物質と電子的性質しかし、ポリマー主鎖の平面性を操作することで、研究者らは混合導体システムの支配的な分子配向を制御することができました。

DTPポリマー次に、OECT デバイスの製造に使用され、電気化学分析が行われました。研究チームは当初、両方のポリマーが異なる分子配向を持っているにもかかわらず、同様の電気化学的特性を示すことを発見しました。次に、分析中に特定の電流/電圧が発生したときにイオンの注入方向を変更しました。

彼らは、分子配向に対するイオン注入方向がイオンドリフト経路の長さに影響を及ぼし、ポリマー内のイオン移動度との間接的な相関関係により、OECT デバイスに特有の過渡応答が生じることを観察しました。

この研究の結果は、ユニークな視点OECT デバイスの分子配向に依存する特性の世界へ。「OECT ベースの SNN アーキテクチャは、計算速度の向上とエネルギー消費の削減により、将来的に現在のコンピューティング システムに取って代わると予想されます。私たちの発見により、SNN ベースのコンピューティング システムの実現がすぐに促進されることが期待されます。」と Yoon 教授は結論づけています。

さらに、研究チームは、この研究からの洞察が、生体分子および生体信号センサー用の高度な有機混合導体材料の設計と開発を促進できる可能性があるとも考えています。