Исследователи Вашингтонского государственного университета представили метод, позволяющий увеличить скорость движения ионов в органических смешанных ионно-электронных проводниках в 10 раз. Это открывает путь к ускорению зарядки аккумуляторов, а также созданию более быстрых биосенсоров и нейроморфных устройств. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.
Смешанные органические ионно-электронные проводники сочетают преимущества ионной сигнализации, используемой многими биологическими системами, включая человеческий организм, с электронной сигнализацией, используемой компьютерами. В таких проводниках одновременно перемещаться способны как ионы, так и электроны, что делает их очень перспективными для использования в накопителях энергии. Они также используются в нейроморфных вычислениях, которые способны имитировать мыслительные процессы в человеческом мозге и нервной системе.
Однако медленное движение ионов ограничивало их эффективность. Ученые решили эту проблему. Секрет заключается в использовании гидрофильных молекул, расположенных в каналах материала. Эти молекулы создают «ионные супермагистрали», где ионы перемещаются значительно быстрее, чем в традиционных системах. Управляя химическими свойствами поверхности, можно «включать» и «выключать» такие каналы.
«Возможность управлять скоростью ионов, способом, который нам никогда не был доступен, — это очень важно. Разработка крайне полезна для хранения энергии, что может оказать большое влияние на современные электрические устройства», — сообщает Брайан Коллинз, один из авторов исследования.
Технология поможет ускорить процессы в аккумуляторах, медицинских устройствах и электронике, повысив их эффективность.
