多孔有机聚合物薄膜具有本征多孔性和可调节的孔隙环境，非常适合于电子器件的应用。然而，由于缺乏鲁棒性、可加工性和制备的可控性，基于多孔有机聚合物薄膜的电子器件的构建仍然存在巨大的挑战。咔唑是一种具有较低氧化电位的高电活性单元，可通过电化学策略制备多孔有机聚合物薄膜。这为制备基于多孔有机聚合物薄膜的电子器件提供了思路。近日，国家纳米科学中心韩宝航研究员课题组与孙连峰研究员课题组合作，在电化学制备的多孔有机聚合物膜应用于忆阻器方面取得重要进展。
研究团队设计并合成了一系列含有咔唑单元的单体用来通过电化学方法构建薄膜。由单体Cz-0CN、Cz-1CN和Cz-2CN通过电化学聚合分别得到多孔有机聚合物薄膜eCPF-0、eCPF-1和eCPF-2。这些电化学聚合的多孔有机聚合物薄膜具有良好的完整性、连续性和光洁度。薄膜的厚度在10 ~ 200 nm范围内可精确调控。利用功能分子的可设计性，将不同数量的氰基单元作为吸电子基团引入到分子中。结果表明，基于具有最高氰基含量的eCPF-2构建的忆阻器表现出最优的低开关电压(+0.60±0.25 V)以及最优的开/关比(104)。由于良好的电子转移系统，基于eCPF-2器件的开关比是基于无氰基eCPF-0的器件的近1000倍。得益于电化学聚合的多孔有机聚合物薄膜的鲁棒性，基于这些薄膜构建的忆阻器能够稳定运行约700个周期，并显示出对于各种恶劣环境场景的良好耐受性。本研究中提出的电化学聚合的多孔有机聚合物薄膜策略，为开发包括忆阻器等电子器件的功能材料提供了一种可行的思路。
相关研究成果以Electrochemical Preparation of Porous Organic Polymer Films for High-Performance Memristors为题目发表于Angew. Chem., Int. Ed.杂志上(DOI: 10.1002/anie.202205796)，并被遴选为VIP论文。国家纳米科学中心博士研究生陶友与刘辉为共同第一作者，李勇军博士、丁雪松博士、孙连峰研究员和韩宝航研究员为本文的共同通讯作者。此外，论文还得到了华南理工大学顾成教授在电化学聚合以及材料表征的帮助。该论文获得了国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项以及科技部纳米重大专项资助的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202205796
咔唑基多孔有机聚合物膜的电化学聚合及其在忆阻器应用中的性能评估
