Kemotroniikka on tieteenala, joka käsittelee elektrodin ja elektrolyytin rajapinnassa sähkövirran vaikutuksesta tapahtuvien sähkökemiallisten prosessien perustavanlaatuisia ja sovellettavia näkökohtia sekä laitteiden luomista eri tarkoituksiin tällä alalla [1] .
Kemotroniikka tieteellisenä ja teknisenä suunnana syntyi sähkökemian ja elektroniikan risteyksessä . Sen teoreettinen perusta oli suurelta osin Neuvostoliiton tiedeakatemian akateemikon Alexander Naumovich Frumkinin [2] työ , joka tutki kiinteiden ja nestemäisten elektrolyyttien sähkökemiallisen muuntamisen periaatteita [3] . Varauksenkantajat näissä prosesseissa ovat ioneja, joiden liikkuvuus on pienempi, luokkaa 10 4 - 10 6 kertaa kuin puolijohteiden kantajilla, mikä määrää kemotronikan laajuuden.
Teknisenä alana kemotroniikka kehitti matkansa alussa yleiset teoreettiset ja tekniset periaatteet sähkökemiallisten muuntimien rakentamiseen. Samaan aikaan luotiin laitteita, jotka käyttivät ratkaisujen ioneja varausten kuljettamiseen. Tällaisia ensimmäisiä kehityskohteita olivat sähkökemialliset tasasuuntaajat , integraattorit , vahvistimet [4] .
Ionien vähäisen liikkuvuuden vuoksi kemotronilaitteet ovat fysikaalisen luonteensa vuoksi matalataajuisia. Perinteisiin elektronisiin laitteisiin verrattuna niillä on kuitenkin myös etuja. Nämä ovat ennen kaikkea nestemäisten elementtien tiiviys ja monitoiminnallisuus, jossa pienessä tilavuudessa voi tapahtua useita erilaisia fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja samanaikaisesti ja eri nopeuksilla. Lisäksi nämä järjestelmät ovat luotettavia ja tarjoavat mahdollisuuden muuttaa sisäistä rakennettaan eli sisäistä valvontaa [1] .
Kemotroniikkaa käyttämällä luodaan kiinteä- ja nestefaasilaitteita. Ensimmäisessä käytetään kiinteän faasin muodostumista elektrodeille tai elektrodien materiaalin liukenemista sähkövirran kulun aikana [5] ja toisessa elektrolyyttiliuoksen pitoisuutta lähielektrodialueita muutetaan [6] . Kehitysluettelo on laaja - tasasuuntaajat, aikareleet , integraattorit, epälineaariset toiminnalliset muuntimet, kiihtyvyysanturit , nopeudet , lämpötilat , tärinämittarit, indikaattorit jne. [7] . Joskus tällaiset laitteet luokitellaan erilliseen ryhmään nimeltä kemotronit .
Kemotronilaitteiden toimintataajuus: 10 -7 - 10 Hz. Toisin kuin tunnetuissa sähkömekaanisissa, sähkömagneettisissa ja elektronisissa vastineissa, niillä on korkea herkkyys (jopa 10 -3 V jännite ja jopa 10 -6 A virta), tehokkuus (oma kulutus 10 -8 - 10 -3 W), alensi sisäisen melun tasoa sekä korkeaa luotettavuutta ja suhteellisen halpaa [6] .
Yksi lisäkehityssuunnista on optokemotronisten laitteiden luominen, jotka käyttävät elektrokemiluminesenssi-ilmiötä eli hehkua, joka ilmenee elektrodien alueella, kun virta kulkee tiettyjen elektrolyyttiliuosten läpi. Tällaiset elektrolyytit koostuvat tavallisesti aktivaattorista ( luminoivasta orgaanisesta aineesta ), mukana olevasta (tuki)elektrolyytistä ja liuottimesta. Elektrolyytti muodostaa palautuvan redox-järjestelmän elektrodimateriaalien kanssa . Tällaisia laitteita käytetään emittereinä ja indikaattoreina, ei-sähköisten suureiden muuntajina sähkösignaaliksi. Esimerkiksi käyttämällä erikoismuotoisen elektrodin lähellä olevan vaihtuvan sähkökentän virittämän loisteaineen hehkuvaikutusta, voit luoda valaisevia numeroita, kirjaimia jne. [8] .