Des chimistes russes ont obtenu un nouveau complexe photochromique composé de cations bismuth (III) et viologène et ont utilisé le nouveau composé pour créer des éléments de mémoire optique qui se sont avérés très efficaces et stables. Les résultats de l'étude pourraient servir à élargir la gamme de composants microélectroniques à l'avenir. La recherche a été publiée dans la revue Communications chimiques .

Dispositifs de mémoire modernes, tels que les cartes mémoire et les disques SSD, sont basés sur des interrupteurs électriques appelés transistors, qui peuvent former deux états électriques quasi-stables du fait de la présence de composants supplémentaires capables d'accumuler et de stocker des charges électriques. La valeur de cette charge active ou désactive le courant électrique à travers le transistor à une certaine tension de lecture. Dans les éléments de mémoire, les états courant fort ou "ouvert" et courant faible ou "fermé" correspondent au un logique et au zéro logique, respectivement, ou vice versa. Pour écrire ou effacer un bit d'information, le transistor doit passer d'un état à l'autre. Dans le cas des matériaux photochromiques, c'est-à-dire des matériaux qui changent de couleur lorsqu'ils sont exposés à la lumière, la commutation nécessite une impulsion lumineuse et, assez souvent, superposition du champ électrique, trop.

Les cations viologènes sont constitués de deux cycles pyridine aromatiques liés (C dix H 8 N 2 R 2 ) 2 ⁺ avec deux substituants (R) sur les atomes d'azote. Certains complexes halogénures métalliques et viologènes, c'est à dire., ceux qui contiennent des éléments du septième groupe du tableau périodique (F, Cl, Frère, et moi), peut changer de couleur lorsqu'il est exposé à la lumière. Ces composés n'ont pas encore trouvé d'application en électronique malgré leurs caractéristiques optoélectroniques très attractives. Pour la toute première fois, un groupe de scientifiques de l'Institut des sciences et technologies de Skolkovo (Moscou), l'Institut des problèmes de physique chimique de RAS (Tchernogolovka) et l'Institut Nikolaev de chimie inorganique de SB RAS (Novosibirsk), dirigé par le professeur Skoltech Pavel Troshin, a conçu un complexe de bismuth photosensible avec des propriétés optimales et a démontré qu'il peut être utilisé comme un produit avancé, matériau à déclenchement optique pour dispositifs de mémoire.

"Plus tôt, nous avons montré les perspectives d'utilisation de matériaux photochromiques organiques dans des transistors à effet de champ photocommutables et des éléments de mémoire optique. Récemment, nous avons étudié une série de dérivés du dihétarylène et établi des corrélations très importantes entre leur structure et leurs propriétés. Dans l'étude actuelle, nous avons fait un pas en avant dans cette voie de recherche en utilisant des composés métalliques dans des commutateurs optiques et des éléments de mémoire, " explique Lioubov Frolova, chercheur principal chez Skoltech.

Les chercheurs ont assemblé des transistors organiques à effet de champ avec une couche photosensible supplémentaire constituée du complexe de bismuth avec des cations viologènes. En tant qu'étape intermédiaire de fabrication du dispositif, le complexe a été cristallisé sous forme de film à partir d'une solution sur une couche d'oxyde d'aluminium diélectrique. Les scientifiques ont découvert que l'appareil peut être "programmé" en appliquant simultanément une impulsion lumineuse et une polarisation électrique entre les électrodes de l'appareil, ce qui entraîne la commutation du dispositif entre deux ou plusieurs états électriques quasi-stables. Le fait d'avoir plusieurs états dans le transistor ouvre de grandes perspectives pour la création d'éléments de mémoire multibits pour l'enregistrement de données à haute densité.

Le courant traversant le canal du transistor peut être modulé par 100 fois en une demi-seconde et par 10, 000 fois en quelques dizaines de secondes de programmation. Ce chiffre indique une haute efficacité des appareils, qui correspond aux caractéristiques des meilleurs transistors à effet de champ photosensibles organiques connus à ce jour. Les auteurs supposent que leurs appareils auront une capacité de stockage de données à long terme et seront capables de supporter de nombreux cycles d'écriture-lecture-effacement. Les recherches récentes ont démontré leur fonctionnement stable dans plus de 200 cycles.