I chimici russi hanno ottenuto un nuovo complesso fotocromatico composto da bismuto (III) e cationi viologeni e hanno utilizzato il nuovo composto per creare elementi di memoria ottica che si sono dimostrati altamente efficienti e stabili. I risultati dello studio potrebbero servire ad ampliare la gamma di componenti di microelettronica in futuro. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Comunicazioni chimiche .

Dispositivi di memoria moderni, come schede di memoria e unità SSD, si basano su interruttori elettrici noti come transistor, che possono formare due stati elettrici quasi stabili a causa della presenza di componenti aggiuntivi in ​​grado di accumulare e immagazzinare carica elettrica. Il valore di questa carica abilita o disabilita la corrente elettrica attraverso il transistor ad una certa tensione di lettura. Negli elementi di memoria, gli stati di alta corrente o "aperto" e di bassa corrente o "chiuso" corrispondono all'uno logico e allo zero logico, rispettivamente, o vice versa. Per scrivere o cancellare un bit di informazione, il transistor dovrebbe passare da uno stato all'altro. Nel caso di materiali fotocromatici, cioè materiali che cambiano colore se esposti alla luce, la commutazione richiede un impulso di luce e, abbastanza spesso, sovrapposizione del campo elettrico, pure.

I cationi viologeni sono costituiti da due anelli piridinici aromatici collegati (C ₁₀ h ₈ n ₂ R ₂ ) ₂ ⁺ con due sostituenti (R) agli atomi di azoto. Alcuni complessi di alogenuri metallici e viologeni, cioè., quelli che contengono elementi del settimo gruppo della tavola periodica (F, Cl, Br, e io), può cambiare colore se esposto alla luce. Questi composti non hanno ancora trovato applicazione nell'elettronica nonostante le loro caratteristiche optoelettroniche altamente attraenti. Per la prima volta in assoluto, un gruppo di scienziati dello Skolkovo Institute of Science and Technology (Mosca), l'Istituto di problemi di fisica chimica di RAS (Chernogolovka) e l'Istituto di chimica inorganica Nikolaev di SB RAS (Novosibirsk), guidato dal professore di Skoltech Pavel Troshin, ha progettato un complesso di bismuto fotosensibile con proprietà ottimali e ha dimostrato che può essere utilizzato come un avanzato, materiale attivato otticamente per dispositivi di memoria.

"Prima, abbiamo mostrato le prospettive dell'utilizzo di materiali fotocromatici organici in transistor ad effetto di campo fotocommutabili ed elementi di memoria ottica. Recentemente, abbiamo esaminato una serie di derivati ​​del dieterilene e stabilito correlazioni molto importanti tra la loro struttura e le proprietà. Nello studio attuale, abbiamo fatto un passo avanti lungo questa strada di ricerca utilizzando composti metallici negli interruttori ottici e negli elementi di memoria, " spiega Lyubov Frolova, un ricercatore senior presso Skoltech.

I ricercatori hanno assemblato transistor organici ad effetto di campo con uno strato fotosensibile aggiuntivo costituito dal complesso di bismuto con cationi viologeni. Come fase intermedia di fabbricazione del dispositivo, il complesso è stato cristallizzato come un film da una soluzione su uno strato di ossido di alluminio dielettrico. Gli scienziati hanno scoperto che il dispositivo può essere "programmato" applicando simultaneamente un impulso luminoso e una polarizzazione elettrica tra gli elettrodi del dispositivo, che provoca la commutazione del dispositivo tra due o più stati elettrici quasi stabili. Avere più stati nel transistor apre grandi prospettive per la creazione di elementi di memoria multi-bit per la registrazione di dati ad alta densità.

La corrente che attraversa il canale del transistor può essere modulata di 100 volte in mezzo secondo e di 10, 000 volte in diverse decine di secondi di programmazione. Questa cifra indica un'elevata efficienza dei dispositivi, che corrisponde alle caratteristiche dei migliori transistor ad effetto di campo fotosensibili organici conosciuti fino ad oggi. Gli autori presumono che i loro dispositivi avranno una capacità di archiviazione dei dati a lungo termine e saranno in grado di sopportare molti cicli di scrittura-lettura-cancellazione. La recente ricerca ha dimostrato il loro funzionamento stabile in oltre 200 cicli.