氯仿改性聚(3-己基噻吩)有机电化学晶体管及其神经突触功能模仿

通过旋涂法制备了有机半导体聚(3-己基噻吩)(P3HT)薄膜,在二氯苯溶剂中引入氯仿对P3HT薄膜进行改性。以改性的P3HT薄膜作为沟道层,以离子凝胶作为电解质层制备了有机电化学晶体管(OECT)。通过原子力显微镜、紫外-可见光谱和拉曼光谱探究了氯仿改性对P3HT薄膜粗糙度和分子有序度的影响,采用半导体参数仪研究了氯仿改性对材料电学性能的影响。实验结果表明,氯仿改性降低了P3HT薄膜的粗糙度,提高了分子排列的有序度。氯仿改性后的OECT在−0.5 V和−1.0 V的电脉冲刺激下呈现显著的神经突触兴奋脉冲电流响应特性,相比于未改性的器件,电导调控幅值分别增加了约2倍和16倍,且延长了其保持特性。基于氯仿改性OECT的人工神经突触网络将MNIST手写数字识别准确率从73.6%提高至92.7%,有望在高性能神经形态计算方面发挥重要作用。

共价有机框架作为通道材料的有机电化学晶体管的制备及性能

有机电化学晶体管(OECT)由于具有器件制造简单、可拉伸、相对较低的工作电压和良好的开关电流比等优点,被广泛应用于生物医学、环境监测、保健产品、水处理和食品检测等领域。然而有机电化学晶体管材料往往受限于沟道材料的低化学稳定性以及低电子和离子迁移率等。共价有机框架(COF)由于具有稳定的共价键、良好的面内π-π共轭以及面外有序结构有望成为新一代的OECT沟道材料。文章通过一种表面引发方法在硅片表面原位生长COF薄膜,并用于OECT器件的组装,具有约100倍的开关比、0.4 V的低阈值电压和0.53 cm^(2)(V·s)的场效应迁移率。该研究结果为共价有机框架薄膜应用于电子器件领域拓宽了道路。

有机电化学-电流驱动未来

电化学中最基本的作用力是电子-原子核之间的静电吸引力,它通过施加电势使电子加入或脱离与原子核的相互作用,因而,它是最经典的氧化还原化学.1800年第一个电池Volta Pile的发明实现了电子在电路中的流动,标志着有机电化学的开端.自19世纪以来,在科技革命的浪潮中,有机电化学合成取得了巨大发展,例如美国Manuel M.Baizer教授研究的丙烯腈电解还原二聚合成己二腈实现了工业化生产;纳尔科化学公司随后实现了四乙基铅的电化学工业化合成.这两个工业化案例的成功,使有机电化学合成进入了快速发展期.氧化还原是化学反应中的三大基本反应之一,对其进行研究,能极大地促进人类社会的发展.近年,有机合成工作者通过电化学策略代替传统氧化还原试剂实现了一系列氧化脱氢交叉偶联、还原偶联、金属介导的C-H键活化、不对称合成反应,极大地丰富了复杂化合物的合成方法库.有机电化学相比于传统的氧化还原化学,其采用无痕的电子作为氧化还原试剂,不仅廉价绿色,而且通过对电流、电压等方面的调节能高效地产生各种活性反应中间体,在复杂分子的合成中展现出极大的合成优势.本文主要从有机电化学反应机制优化以及跨学科新方法学的开发两个角度对未来有机电化学合成发展趋势做出展望.在反应机制优化方面,首先结合部分代表性工作,对电极材料、氧化还原催化剂的选择及修饰进行简要的评述;其次,为使有机电化学反应更具普适性,对电化学装置的开发提出期望;再次,简述了循环伏安曲线在电化学反应机理解释中的应用.另一方面,在学科联系日益紧密的形势下,对有机电化学跨(交叉)学科研究方法的发展如有机光电合成,生物电合成等领域进行了简述,对这两个领域代表性工作进行了简要介绍.同时受到人工智能在高通量化学反应研究自主学习能力的启发,设想未来可将人工智能与有机电化学合成紧密结合,通过其高效的分析学习能力指导有机电化学合成,为电化学合成带来新的机遇.

有机电化学研究热点概述

近年来,有机电化学研究一直备受研究者关注,其研究成果被广泛应用于医药中间体、农药、染料、新型功能材料、新能源等众多领域中.从有机电化学在分析与合成两个方面,对目前有机电化学的研究现状和热点进行了概述.

SPE复合电极的制备及其在有机电化学合成中的应用

概述了ＳＰＥ复合电极的发展历程，对ＳＰＥ 复合电极的类型和制备工艺进行了重点探讨，并举例说明了ＳＰＥ电极的反应特性原理，最后对其在有机电合成领域中的应用进行了综合评述。

有机电化学合成简谈

简要介绍了有机电化学合成体系的研究方法和技术关键及主要特征.以CC类化合物为例阐明了有机电化学合成中的各类反应,己二腈电合成的工业化应用,并例举CO2的电化学固定利用,展现现今有机电化学合成的研究动向.

有机电化学的新进展

综述了有机电化学的最新进展。例如 :利用反应性电极的有机电合成 ;使用第Ⅳ族元素的有机电化学 ;利用三价磷化合物的有机电合成 ;把卤素作为成键元素的有机电合成 ;用光和磁场来影响电解反应的有机电合成等。

《第十五届全国有机电化学与电化学工业学术会议》专辑序言

有机电化学是有机化学和电化学技术相结合的一门科学．与传统的有机合成方法相比，有机电化学合成无需使用有毒或危险的氧化剂或还原剂、具有反应选择性高、反应条件温和等优点，因而在药物、香料、染料和化纤等精细化学品的合成中得到广泛应用．尤其是近年来随着环境污染的加剧。有机电合成作为一种绿色的化学合成技术受到了化学工业界的密切关注．从本质上讲，有机电化学以电子为试剂，通过电子的得失实现物质的还原和氧化，即从工艺本身消除了污染的形成，是名符其实的“绿色可持续化学”．

有机电化学将成为21世纪的热门学科

有机电化学是绿色化学的组成部分,它越来越被化学基础和应用学科的重视和设立研究课题。它的新进展和存在的问题为化学化工界提供了发展的好机会。随着绿色化学的发展,有机电化学将成为21世纪的热门学科。

有机电化学的进展

本文以最新的资料和信息为依据,结合笔者的研究,简要地介绍了有机电化学的基本原理、应用和进展。

有机电化学中的电催化

影响电催化活性的主要因素有两方面:①能量因素,即如何在催化剂的参与下反应能有较低的活化能;②空间因素,即催化表面与反应粒子之间应有对实现目标反应和减少有害副反应最有利的空间对应关系。

有机电化学应用研究进展

本文简单阐述了有机电化学和电化学之间的关系,综述了有机电化学的主要应用研究领域及其发展情况,并对其未来发展趋势加以预测.

有机电化学工业的发展及应用

有机电化学是有机化学和电化学之间的一门边缘学科。世界上无机物只有几十万种,而有机物已超过500万种。因此,随着有机电化学的研究与开发,有机电化学工业已经得到越来越多的重视,其应用领域也必将越来越广。一、有机电化学工业的发展历史有机电化学是一门既老又新的学科,其发展历史可以追朔到1803年Petrov的醇和油脂类的电解实验。1834年,法拉第发现了电解醋酸盐水溶液可生成烃的现象,这就是现在被称为柯尔贝(Kolbe)

有机电化学合成

有机电化学合成具有许多优点,近二十年来,有关有机电化学合成的研究和工业应用进展迅速,已成为一门新的热点学科。对有机电化学合成工艺、分类、研究内容。

有机电化学的发展史

本文回顾了有机电化学和有机电化学工业的发展历程 ,阐述了有机电化学的研究领域 ,从而展望了有机电化学的发展方向。

有机电化学的回顾与展望

文章回顾了有机电化学和有机电化学工业的发展历程，指明了有机电化学的研究方向，从而得出了有机电化学是符合21世纪“可持续发展战略”的绿色化学。

有机电化学发展概况

一有机电化学发展概述有机电化学是一门以有机溶液为电解液的电化学,既包括有机化合物之间的氧化与还原反应,也包括电极与溶液间的氧化还原反应。

基于有机薄膜晶体管与有机电化学晶体管的生物传感器研究进展

生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术,在国民经济的各个领域如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有着重要应用。生物传感器选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低,可在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是具有高度自动化、微型化与集成化的特点,其在近几十年获得了蓬勃而迅速的发展。在生物传感器领域,有机电子器件具有广阔的应用前景,特别是在低成本、一次性、便携、柔性弯曲等方面,有机电子器件显示出无可比拟的优势。在有机电子学领域,引起广泛关注和研究的包括有机薄膜晶体管(Organic thin film transistors,OTFTs)生物传感器和有机电化学晶体管(Organic electrochemical transistors,OECTs)生物传感器两种技术。其中,OTFTs生物传感器采用全固态薄膜制备,由于其制备工艺简单且可与传统半导体加工工艺相兼容,因而方便集成。此外,OTFTs生物传感器的检测单元多样化,不仅限于有机半导体层,其栅极和源漏电极都可用作生物检测。目前,在该生物传感器中已成功应用的高性能有源层材料有并五苯(Pentacene)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚苯胺(PANI)等。研究工作包括DNA表面固定方法改进、传感器结构设计与灵敏度优化、新型扩展栅极结构等。由于大多数检测在非溶液体系中进行,其检测的便捷性和灵敏度受到了一定限制。为了解决溶液体系下的检测问题,OECTs生物传感器被提出。该传感器不仅具有工作电压低(一般小于1 V)、电化学活性强以及可在溶液环境下工作等优点,而且其沟道与栅极的距离可按需调节。OECTs生物传感器的出现为发展高灵敏、高特异性的生物分析检验方法注入了活力。目前,OECTs生物传感器已成功应用于脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)、抗原和细菌等物质的检测。虽然微流控系统的OECT传感器阵列也已成功检测葡萄糖和乳酸,但考虑到其实际制备过程以及检测环境,OECTs传感器在集成方面的发展较为困难。本文归纳了基于OTFTs和OECTs两种类型生物传感器技术及其发展现状。根据检测物质分类,本文对两种生物传感器在葡萄糖、DNA、抗体抗原、细胞、多巴胺等生物检测应用中进行了详细描述,介绍了其传感机制和检测能力。预计随着有机电子技术的发展,有机晶体管将会在生物检测方面发挥更为重要的作用。

交流电沉积制备PEDOT∶PSS有机电化学晶体管

使用3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)与聚(4-苯乙烯磺酸钠)(NaPSS)的混合水溶液为电解液,采用交流电沉积法在Pt微电极对之间沉积形成薄膜、线、枝晶等不同形貌结构的有机半导体(OS)沟道层。以NaCl电解质作为栅介质,Ag/AgCl电极作为栅极,一对Pt微电极中一个为源极,另一个为漏极,制备形成有机电化学晶体管(OECT)。采用计时电流法和循环伏安法对Pt电极聚(3,4乙烯二氧噻吩)∶聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)聚合过程进行了表征与检测。结果表明EDOT的氧化电位为0.9 V,PEDOT∶PSS的过氧化电位为1.2 V,电沉积制备PEDOT∶PSS的过程中物质输运扩散受限。进一步基于介电泳、电泳以及粒子间的聚合力分析了电化学参数对OS层形貌的影响规律。使用Keithley 2636B源表对OECT进行测试,结果表明制备的OECT为p耗尽型器件,薄膜状OS沟道层的器件性能最好,其跨导达到0.8 mS,开关比达到400。

pH敏感有机电化学晶体管I-V特性及其电压依赖性

pH敏感的有机电化学晶体管有望广泛用于可穿戴电子设备进行生理指标原位监测.然而,pH敏感的有机电化学晶体管电流-电压(I-V)特性关系尚不明确,这严重制约其设计、优化与应用等方面的发展.本文联合电化学平衡方程与栅极/电解液、半导体沟道/电解液界面微分电容串联物理模型构建了pH敏感的有机电化学晶体管I-V特性方程.进一步,以聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐为半导体层材料,以pH敏感聚合物(聚3,4-乙烯二氧噻吩/溴百里酚蓝)修饰晶体管栅极,构建pH敏感的有机电化学晶体管.测试晶体管输出、转移及pH响应特征,验证I-V特性方程的有效性.实验结果表明,该有机电化学晶体管的pH检测灵敏度为0.22 mA·pH·unit^(–1),并且晶体管pH响应具有栅极电压依赖特性.引入栅极电压多项式进一步修正晶体管I-V特性方程.理论模型对转移曲线实验结果的拟合优度达到0.998.峰值跨导对应栅极电压位置、pH灵敏度响应栅极电压的实验及理论预测结果比较亦可表明修正理论模型的有效性.研究结果可为基于pH敏感有机电化学晶体管的柔性生物传感器设计与制造提供理论支撑.