Szwedzcy naukowcy opracowali pierwszy na świecie tranzystor z drewna. Chociaż jest on nieporęczny i powolny, to działa i ma ogromny potencjał rozwojowy. Badania te torują drogę do dalszego rozwoju elektroniki opartej na drewnie.
Drewno, jak wiemy, możemy znaleźć w wielu przedmiotach codziennego użytku, które nas otaczają. W pokojach, kuchni, urządzeniach elektronicznych… Czy coś tutaj nie pasuje? Oczywiście ostatni element. Ale jak się okazuje, drewno również może posłużyć do budowy elektroniki. Z drewna można nawet zrobić tranzystor, co udowodnili szwedzcy naukowcy z Linköping University i KTH Royal Institute of Technology.
Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2218380120).
Nawet przy najbujniejszej wyobraźni trudno wyobrazić sobie jakiekolwiek urządzenie elektroniczne bez tranzystora. Oprócz kontrolowania przepływu prądu jest on w stanie wzmocnić sygnał, przechować dane, a ich grupa jest nawet w stanie poradzić sobie ze skomplikowanymi operacjami logicznymi.
Tranzystory opracowano prawie sto lat temu i przez niektórych uważane są za wynalazek równie ważny dla ludzkości jak telefon czy żarówka. Dziś są kluczowym elementem nowoczesnych urządzeń elektronicznych i to z ich zminiaturyzowanych wersji składają się procesory w naszych komputerach czy telefonach.
A wszystko to jest możliwe dzięki właściwościom półprzewodników. I tutaj właśnie pojawia się problem w kontekście potencjalnego wykorzystania drewna w tym charakterze: bynajmniej nie jest ono półprzewodnikiem. Co więcej, generalnie sprawienie, by jakiekolwiek ładunki elektryczne były w stanie się w nim przemieszczać jest niezmiernie problematyczne.
Teoretycznie problem ten dałoby się w bardzo łatwy sposób rozwiązać. Wystarczy, że przerobimy drewno na węgiel drzewny. Wtedy ładunki uzyskałyby nie tylko drogę, ale wręcz autostradę, po której mogłyby się bez problemu poruszać. Jednakże to rozwiązanie dla wielu mogłoby okazać się niesatysfakcjonujące, ponieważ w tym momencie to już nie byłoby drewno. I tutaj na scenę wkraczają szwedzcy naukowcy, którym najwyraźniej nikt nie powiedział o tym, że drewno nie nadaje się do konstruowania tranzystorów.
Szwedzcy naukowcy postanowili wykorzystać drewno balsy (Ogorzałka wełnista). Jest ono dość twarde, ale jednocześnie charakteryzuje się niską gęstością i homogeniczną strukturą. Z drewna zdecydowano się usunąć ligninę, a w kanaliki po ligninie wprowadzono przewodzący prąd polimer znany jako PEDOT:PSS.
Sam pomysł takiego zainstalowania materiału przewodzącego w drewnie nie jest nowy. Naukowcy podjęli się jednakże zoptymalizowania procesu usuwania ligniny tak, aby stworzyć jak najbardziej wydajny kanał dla umieszczonego w nim polimeru. W ten sposób możliwe stało się stworzenie dość prymitywnego tranzystora.
W poprzednich próbach tranzystory wykonane z drewna były w stanie regulować tylko transport jonów. A kiedy jony się wyczerpały, tranzystor przestawał działać. Tranzystor opracowany przez szwedzkich badaczy może działać w sposób ciągły i efektywnie regulować przepływ energii elektrycznej. Potrafi też włączać i wyłączać zasilanie, choć ze sporym pewnym opóźnieniem.
Źródło: Linköping University, fot. Thor Balkhed
