憶阻器，是表示磁通與電荷關系的電路器件。憶阻具有電阻的量綱，但和電阻不同的是，憶阻的阻值是由流經(jīng)它的電荷確定。因此，通過測定憶阻的阻值，便可知道流經(jīng)它的電荷量，從而有記憶電荷的作用。
多孔有機聚合物薄膜具有本征多孔性和可調節(jié)的孔隙環(huán)境，適合于電子器件的應用。然而，由于缺乏魯棒性、可加工性和制備的可控性，基于多孔有機聚合物薄膜的電子器件的構建仍存在挑戰(zhàn)。咔唑是一種具有較低氧化電位的高電活性單元，可通過電化學策略制備多孔有機聚合物薄膜，這為制備基于多孔有機聚合物薄膜的電子器件提供了思路。近日，中國科學院國家納米科學中心研究員韓寶航課題組與研究員孫連峰課題組合作，在電化學制備的多孔有機聚合物膜應用于憶阻器方面取得重要進展。
科研人員設計并合成了一系列含有咔唑單元的單體用來通過電化學方法構建薄膜。由單體cz-0cn、cz-1cn和cz-2cn通過電化學聚合分別得到多孔有機聚合物薄膜ecpf-0、ecpf-1和ecpf-2。這些電化學聚合的多孔有機聚合物薄膜具有良好的完整性、連續(xù)性和光潔度。薄膜的厚度在10 ~ 200 nm范圍內可精確調控。利用功能分子的可設計性，科研人員將不同數(shù)量的氰基單元作為吸電子基團引入到分子中。結果表明，基于具有最高氰基含量的ecpf-2構建的憶阻器表現(xiàn)出最優(yōu)的低開關電壓(+0.60±0.25 v)以及最優(yōu)的開/關比(104)。
由于良好的電子轉移系統(tǒng)，基于ecpf-2器件的開關比是基于無氰基ecpf-0的器件的近1000倍。得益于電化學聚合的多孔有機聚合物薄膜的魯棒性，基于這些薄膜構建的憶阻器能夠穩(wěn)定運行約700個周期，并顯示出對于各種惡劣環(huán)境場景的良好耐受性。研究提出的電化學聚合的多孔有機聚合物薄膜策略為開發(fā)包括憶阻器等電子器件的功能材料提供了可行思路。
相關研究成果以electrochemical preparation of porous organic polymer films for high-performance memristors為題，發(fā)表在angewandte chemie international edition上，并被遴選為vip論文。研究成果還獲得華南理工大學教授顧成在電化學聚合以及材料表征方面的幫助。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項以及科技部納米重大專項資助的支持。
咔唑基多孔有機聚合物膜的電化學聚合及其在憶阻器應用中的性能評估