I moderni circuiti integrati (CI) a base di silicio hanno raggiunto i limiti pratici della miniaturizzazione, mentre l'uso di sostanze organiche può potenzialmente consentire la creazione di elementi di microchip grandi quanto una singola molecola. Gli scienziati della Russian National Research Nuclear University MEPhI (MEPhI) stanno conducendo attivamente studi in questo campo. Hanno recentemente pubblicato i risultati dei loro cambiamenti di modellizzazione in molecole agitate di semiconduttori organici nel Giornale di chimica fisica .

Ci sono diversi motivi per cui l'elettronica organica è considerata un campo promettente. Le materie prime per loro sono facilmente accessibili e l'uso di materiali organici consente di realizzare elementi IC di dimensioni molecolari, avvicinandoli così alle strutture interne degli organismi viventi.

Una di queste possibilità promettenti è la progettazione di materiali molecolari e funzionali organici diretti. Proprio adesso, I ricercatori russi stanno riassumendo l'esperienza globale in questi ambiti e stanno conducendo modelli predittivi.

"Il nostro gruppo sta conducendo modelli predittivi per materiali elettronici organici, specifico per diodi organici a emissione di luce (OLED; utilizzato in display leggeri di alta qualità in grado di piegarsi). L'OLED emette luce, quando gli elettroni provenienti da un catodo si incontrano con fori (elettronici) provenienti da anodi e si impegnano in ricombinazione. Lo stato, quando un elettrone e una lacuna sono attaccati reciprocamente ma non si ricombinano, chiamato eccitone, può durare relativamente a lungo, ed è spesso localizzato all'interno di una singola molecola, "ha detto Alexandra Freidzon, assistente presso la National Research Nuclear University MEPhI e scienziato presso il Centro di fotochimica del Centro federale di ricerca scientifica.

Secondo Freidzon, la migrazione della quasiparticella di un eccitone alle molecole vicine consente di controllare comodamente il colore e l'efficacia dell'emissione di luce degli OLED. A tale scopo uno strato emettitore di luce può essere posizionato tra strati di tipo n e p di semiconduttori organici, che trasportano rispettivamente elettroni e lacune, con queste quasiparticelle che "si incontrano" nello strato intermedio, impegnarsi nella ricombinazione e rimanere attaccati l'uno all'altro.

"Abbiamo studiato come si comportano gli eccitoni in una molecola di un tipico semiconduttore lacuna, che viene utilizzato anche come matrice per lo strato emissivo, e si è scoperto che gli eccitoni non si localizzano sull'intera molecola, ma su alcune parti di esso e può migrare tra di loro. Gli eccitoni possono farlo sotto l'influenza di piccole perturbazioni, come quelli causati dalla presenza di un'altra molecola, " ha aggiunto Freidzon.

I ricercatori di MEPhI hanno studiato il meccanismo e la velocità di migrazione dell'eccitone da un'estremità all'altra della molecola e hanno scoperto che la migrazione è molto veloce solo in un modo e può essere favorita da alcune fluttuazioni intramolecolari.

Gli autori dello studio di ricerca ritengono che sia ora possibile studiare come la presenza di molecole vicine influenzi questo processo e suggeriscono la modifica della molecola portatrice di eccitoni al fine di rendere più efficiente il processo di trasferimento dell'energia di agitazione alla molecola emissiva. Tale lavoro è il cuore della progettazione virtuale di materiali funzionali:gli scienziati individuano le funzioni chiave del materiale e quindi costruiscono un modello, descrivere il processo della sua funzione. Ciò consente loro di determinare i principali fattori che influenzano l'efficacia dei processi e quindi di suggerire modifiche a determinati materiali funzionali, se necessario.

Gli scienziati di MEPhI sottolineano che stanno solo iniziando a capire il processo di migrazione degli eccitoni all'interno della molecola nei semiconduttori organici, ma presto sarà in grado di presentare suggerimenti sulla modifica delle molecole utilizzate negli strati emissivi del display OLED.