中国科研团队通过分子量调控实现超稳定有机电化学晶体管
2026-03-20 14:54
收藏

电子科技大学和四川大学的研究团队通过分子量调控策略,成功实现了超稳定有机电化学晶体管(OECT)的制备,为下一代生物电子学和神经形态电路的发展提供了新路径。有机电化学晶体管因其低工作电压、高跨导和良好生物相容性而备受关注,但在水性电解质中长期运行时,有机混合离子-电子导体的过度膨胀会导致器件性能下降和失效。

研究团队系统研究了分子量调控对有机电化学晶体管循环稳定性的影响。对于p型材料p(g2T-T),他们合成了一系列不同分子量的聚合物,发现低分子量变体在平面和垂直结构中均表现出优异的器件性能和循环稳定性。基于低分子量材料的垂直有机电化学晶体管实现了高达300万次完整运行循环的稳定性,这是目前报道的有机电化学晶体管中最高水平之一。电化学表征和结构分析表明,低分子量聚合物具有更高的体积电容和增加的结晶度,同时在电化学掺杂过程中最小化了膨胀行为,从而减轻了不可逆的微结构破坏。

研究人员通过电化学石英晶体微天平测量进一步证实,低分子量聚合物在掺杂过程中表现出更少的被动和主动膨胀。这种分子量依赖的稳定性趋势也在n型材料BBL中得到验证,低分子量变体显示出增强的循环稳定性,凸显了该方法的普适性。研究团队还利用优化后的材料构建了垂直堆叠互补反相器,实现了超过15万次开关循环的稳定性,并将其成功应用于人眼电图监测,展示了在体液环境中的长期耐受性。

这项研究确立了分子量调控作为优化离子-电子耦合、抑制有害膨胀的有效策略,解决了有机电化学晶体管耐久性的关键瓶颈。研究团队指出,低分子量聚合物通过维持有序的分子排列和减少无定形区域,有效避免了不可逆的微观结构破坏。该工作推进了对有机混合离子-电子导体中结构-性质关系的基本理解,为设计用于生物医学和神经形态应用的持久型有机电化学晶体管提供了可行路径。

本简讯来自全球互联网及战略合作伙伴信息的编译与转载,仅为读者提供交流,有侵权或其它问题请及时告之,本站将予以修改或删除,未经正式授权严禁转载本文。邮箱:news@wedoany.com