有机混合离子 - 电子诱导者(OMIEC)是许多(光学)电子和能源收集/存储应用的新兴材料技术。[1]在OMIEC中,离子和电子之间的强耦合可以有效地存储和信号传导。[2]出于这个原因,OMIEC在电色素显示器中发现了应用,[3]发光的电化学细胞,[4]超级电容器/电池,[5] Sensors,[6]热电学,[7],[7]和执行器,[8],[8],仅命名少数。在有机电化学晶体管(OECT)中作为活性通道材料实施时,[9] OMIECS具有创纪录的跨导率,低操作性电压和高电流均匀性。[10]这些属性使OECT成为化学/生物逻辑传感的有前途的技术,[11]医学诊断,[12]大型可打印电路[13]和Neu-Romorphic Computing。[14]
将乙二醇 (EG) 侧链引入共轭聚合物主链是设计有机混合离子电子导体 (OMIEC) 的成熟合成策略。然而,薄膜膨胀对混合导电性能的影响尚未确定,特别是对于电子传输 (n 型) OMIEC。本文,作者研究了支链 EG 链长度对基于萘-1,4,5,8-四羧酸二酰亚胺-联噻吩主链的 n 型 OMIEC 混合电荷传输的影响。原子力显微镜 (AFM)、掠入射广角 X 射线散射 (GIWAXS) 和扫描隧道显微镜 (STM) 用于确定干燥条件下共同主链薄膜之间的相似性。带耗散监测的电化学石英晶体微天平 (EQCM-D) 和原位 GIWAXS 测量表明,在电化学掺杂过程中,薄膜膨胀特性和微观结构会发生明显变化,具体取决于侧链长度。研究发现,即使在与水性电解质接触时晶粒含量会损失,薄膜仍能有效地传输电荷,而高水含量会损害 OMIEC 薄膜内的电子互连性。这些结果强调了控制薄膜吸水量以阻止 n 型电化学装置中的电荷传输的重要性。
用于收集生物电信号的柔软且灵活的设备的开发正在为可穿戴和可植入应用获得动力。在这些设备中,有机电化学晶体管 (OECT) 因其低工作电压和大信号放大而脱颖而出,能够转换微弱的生物信号。虽然液体电解质已证明在 OECT 中有效,但它们限制了其工作温度,并且由于潜在的泄漏而对电子封装构成挑战。相反,固体电解质具有机械灵活性、对环境因素的稳健性以及桥接刚性干电子系统和柔软湿润生物组织之间界面的能力等优势。然而,很少有系统表现出与各种最先进的有机混合离子电子导体 (OMIEC) 的通用性和兼容性。本文介绍了一种高拉伸性、柔韧性、生物相容性、自修复性的明胶基固态电解质,该电解质与 p 型和 n 型 OMIEC 通道兼容,同时保持高性能和出色的稳定性。此外,这种非挥发性电解质在高达 120°C 的温度下仍保持稳定,即使在干燥环境中也表现出高离子电导率。此外,还展示了一种基于 OECT 的互补逆变器,其归一化增益创下了 228 V − 1 的最高纪录,相应的静态功耗超低为 1 nW。这些进步为从生物电子学到节能植入物的多种应用铺平了道路。
通过电解质选择作者揭示了分子量对糖化聚噻吩的混合传导的影响:Joshua Tropp,A,†Dilara Meli,B,B,†Ruiheng Wu,C Bohan Xu,B Samuel B.Hunt,D Jason D. Azoulay,D Bryan D. Paulsen,Jonathan Rivnay,A A A A A A A A A A A A A S NORTON WESTERN UNIXICANN,WESWESTERN UNIXICY,EVANSTON,伊利诺伊州伊利诺伊州60208,美国材料科学与工程系,伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州60208,美国伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州伊利诺伊州。州D州D。尚未彻底探索的一个重要特征是分子量对OMIEC性能的作用。在这项工作中,我们检查了一系列原型糖化的聚噻吩材料(P3meeet),系统地增加了有机电化学晶体管(OECTS)内的分子量 - 一种用于研究混合运输的普通测试型。我们发现,超出中间分子量的性能有所改善,但是,这种关系是电解质依赖性的。Operando分析表明,在NaCl中溶解在NaCl中的大量肿胀可能会因破坏结晶石电荷渗透而在NACL中造成巨大肿胀。这些发现证明了分子量和电解质组成的重要性,以增强OMIEC的性能。TOC ImageTOC Image通过在KTFSI中的操作揭示了分子量的作用,因为掺杂通过阳离子驱动而发生,从而防止了有害的肿胀并保持过敏性途径。
引起了人们的极大兴趣。在这些器件中,传统场效应晶体管的栅极电介质不存在:相反,通道通过含离子的溶液与栅极电接触。[4] 通道由对移动离子的局部浓度敏感的有机混合离子电子导体 (OMIEC) 组成。通过使用栅极电极耗尽或用带电物质增强通道,可以改变半导体聚合物的掺杂状态并调制其电导率。在液体环境中的操作、离子和电子传导之间的相互作用以及有机材料的柔软性质为这些器件开辟了一些令人着迷的应用,例如在生物电子学中[5,6] 它们可以在生物组织和体液中操作并与之相互作用,以及基于硬件的人工神经网络[7,8] 它们可用作人工突触(即具有可逆和可控电阻的电子设备)。 OECT 的神经形态特征已得到彻底研究,并且它们对通道固有特性的依赖性也得到阐明,通常由 RsC 时间常数决定(其中 Rs 是溶液的电阻,C 是通道的电容)。[9]