En transistor lavet af træ – Physics World

Forskere i Sverige har bygget en transistor ud af en planke af træ ved at inkorporere elektrisk ledende polymerer i hele materialet på en måde, der bevarer plads til en ionisk ledende elektrolyt. Den nye teknik gør det i princippet muligt at bruge træ som skabelon for adskillige elektroniske komponenter, selvom Linköpings universitets team erkender, at træbaserede enheder ikke kan konkurrere med traditionelle kredsløb med hensyn til hastighed eller størrelse.

Anført af Isak Engquist of Linköpings laboratorium for organisk elektronik, begyndte forskerne med at fjerne ligninet fra en planke af balsatræ (valgt, fordi den er kornfri og ensartet struktureret) ved hjælp af en NaClO₂ kemisk og varmebehandling. Da lignin typisk udgør 25 % af træet, giver fjernelse af det betydelige muligheder for at indarbejde nye materialer i den tilbageværende struktur.

Forskerne placerede derefter det delignificerede træ i en vandbaseret dispersion af en elektrisk ledende polymer kaldet poly(3,4-ethylendioxythiophene)-polystyrensulfonat eller PEDOT:PSS. Når først denne polymer diffunderer ind i træet, bliver det tidligere isolerende materiale en leder med en elektrisk ledningsevne på op til 69 siemens per meter – et fænomen, som forskerne tilskriver dannelsen af ​​PEDOT:PSS-mikrostrukturer inde i 3D-træ-"stilladset".

Dernæst konstruerede Engquist og kolleger en transistor ved at bruge et stykke af dette behandlede balsatræ som en kanal og yderligere stykker på hver side for at danne en dobbelt transistorport. De gennemblødte også grænsefladen mellem portene og kanalen i en ionledende gel. I dette arrangement, kendt som en organisk elektrokemisk transistor (OECT), udløser påføring af en spænding til porten(e) en elektrokemisk reaktion i kanalen, der gør PEDOT-molekylerne ikke-ledende, og derfor slukker transistoren.

Transistor ydeevne

Skrivning i PNAS, forskerne rapporterer, at den nye trætransistor modulerer elektrisk strøm i en 1 mm tyk transistorkanal med et tænd/sluk-forhold på 50. Sammenlignet med typiske moderne transistorer fungerer den med en betydelig forsinkelse: at tænde for strømmen tager omkring fem sekunder , mens slukningen tager et sekund.

"Vores trætransistor fungerer efter et andet princip end konventionelle siliciumtransistorer, der skifter ved hjælp af et elektrisk felt," forklarer Engquist. "Sammenlignet med disse transistorer er den virkelig langsom og omfangsrig, og vi forventer ikke, at den nogensinde vil konkurrere med traditionelle mikroprocessorer og kredsløb."

Den nye enhed reagerer godt på gatespændingsmodulation og yder på niveau med andre OECT'er i denne henseende. Men forskerne understreger, at de ikke udviklede trætransistoren med nogen specifikke applikationer i tankerne. "Vi gjorde det, fordi vi kunne," siger Engquist.

Ting at gøre med en trætransistor

Når der trykkes på, foreslår Engquist, at mulige anvendelser kunne omfatte regulering af elektroniske anlæg og enhver enhed, hvor der af en eller anden grund er behov for elektrisk funktionalitet inde i træ.

Svamp bliver træ piezoelektrisk, hvilket gør det muligt for den at forsyne lysdioder

"Da kanalen i vores transistor er så stor, kan den muligvis tolerere højere strømme end almindelige organiske transistorer," siger han. Fysik verden. "Vi kunne for eksempel forestille os at regulere strømmen til/fra fremtidige sensorer, solceller, displays eller batterier indbygget i træ."

Forskerne undersøger nu måder at forbedre de elektriske egenskaber af deres ledende træ. "Vi håber også at kunne skabe nye enheder sammen med vores kolleger på Laboratory of Organic Electronics, som er blandt pionererne inden for elektroniske anlæg."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Udmøntning af fremtiden med Adryenn Ashley. Adgang her.
• Køb og sælg aktier i PRE-IPO-virksomheder med PREIPO®. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/a-transistor-made-from-wood/