В обеспечении цифровой трансформации и технологического суверенитета государства важную роль играет приоритетное развитие электронной промышленности, стратегическая конкурентоспособность которой определяется скоростью разработки и эффективностью внедрения инновационных технологий. Параллельно традиционной твердотельной электронике быстрыми темпами развивается органическая электроника, перспективным устройством которой является электрохимический транзистор, представляющий собой уникальную комбинацию усилителя, переключателя и датчика для применения в нейроинтерфейсах, аналоговых и логических схемах, биоэлектронике, сенсорных устройствах. Актуальной задачей является разработка нового поколения смешанных электронно-ионных полимерных проводников для каналов таких транзисторов. Нетривиальным решением, позволяющим расширить возможности управления функциональными характеристиками электрохимических транзисторов, может стать использование в качестве материалов каналов полимеров с ионами металла, интегрированными на молекулярном уровне в сопряженную матрицу на основе редокс-активных лигандов, вместо традиционно применяемых проводящих органических полимеров.
Целью данного междисциплинарного проекта на стыке электрохимии и физической электроники является создание новых функциональных материалов для каналов электрохимических транзисторов на основе проводящих полимерных комплексов никеля (II) с саленовыми лигандами и комплексное исследование влияния природы мономера, условий электрополимеризации и осуществления окислительно-восстановительных превращений на параметры электронного и ионного транспорта в данных материалах. Недостаточность систематических литературных данных о факторах, влияющих на электронно-ионную проводимость данных полимерных металлокомплексных соединений при электрохимическом легировании (p-допировании) в анодной области, а также отсутствие сведений об их применении в органических электронных устройствах определяют научную новизну данного исследования.
Для достижения цели проекта серия полимерных никелевых комплексов с саленовыми лигандами различного молекулярного дизайна будет синтезирована и исследована в варьируемых условиях. Синтез полимерных материалов и их окислительно-восстановительные превращения будут впервые осуществлены в растворах электролитов различной ионной силы на основе растворителей с различной вязкостью, полярностью и донорными свойствами. Также предполагается варьирование уровня p-допирования пленок в процессе их синтеза и исследований. Все вышеуказанные условия могут оказывать существенное влияние на концентрацию и подвижность как электронных, так и ионных носителей заряда в полимерах, и, следовательно, определять параметры сопряженного электронно-ионного транспорта в них. Для проведения исследований будет использована комбинация operando, in situ и ex situ методов, в том числе впервые operando методика измерений будет применена для систематического изучения зависимости электрической проводимости полимерных саленовых комплексов никеля от уровня p-допирования в различных условиях. На основании полученных результатов будут определены подходы, позволяющие получить материалы с улучшенными практически-значимыми свойствами и обеспечить эффективное функционирование электрохимических транзисторов на их основе. Для апробации выбранных подходов будут изготовлены и протестированы лабораторные прототипы таких транзисторов. Проект станет важным шагом в разработке отечественных технологий производства органических электронных устройств.
