ทรานซิสเตอร์ที่ทำจากไม้ – Physics World

นักวิจัยในสวีเดนได้สร้างทรานซิสเตอร์จากแผ่นไม้โดยการรวมโพลิเมอร์ที่นำไฟฟ้าไว้ทั่วทั้งวัสดุในลักษณะที่รักษาพื้นที่สำหรับอิเล็กโทรไลต์ที่นำไฟฟ้าได้ โดยหลักการแล้ว เทคนิคใหม่นี้ทำให้สามารถใช้ไม้เป็นแม่แบบสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากได้ แม้ว่าทีมงานของมหาวิทยาลัย Linköping จะรับทราบว่าอุปกรณ์ที่ทำจากไม้ไม่สามารถแข่งขันกับวงจรแบบดั้งเดิมในด้านความเร็วหรือขนาดได้

นำโดย อิศักดิ์ อิงควิสต์ of ห้องปฏิบัติการของ Linköping สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์นักวิจัยเริ่มต้นด้วยการเอาลิกนินออกจากแผ่นไม้บัลซ่า (เลือกเพราะไม่มีเม็ดและมีโครงสร้างเท่ากัน) โดยใช้ NaClO₂ การบำบัดทางเคมีและความร้อน เนื่องจากโดยปกติแล้วลิกนินจะประกอบด้วยเนื้อไม้ถึง 25% การเอาไม้ออกจึงทำให้เกิดขอบเขตที่มากสำหรับการรวมวัสดุใหม่เข้ากับโครงสร้างที่เหลืออยู่

จากนั้น นักวิจัยได้วางไม้ที่มีความสวยงามลงในโพลิเมอร์นำไฟฟ้าที่เรียกว่า เมื่อโพลิเมอร์นี้แพร่เข้าสู่เนื้อไม้ วัสดุที่เป็นฉนวนก่อนหน้านี้จะกลายเป็นตัวนำที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงถึง 3,4 ซีเมนส์ต่อเมตร ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่นักวิจัยระบุว่าเป็นการก่อตัวของ PEDOT:โครงสร้างจุลภาค PSS ภายใน “นั่งร้าน” ไม้สามมิติ

จากนั้น Engquist และเพื่อนร่วมงานได้สร้างทรานซิสเตอร์โดยใช้ไม้บัลซาแปรรูปชิ้นเดียวเป็นช่องและชิ้นส่วนเพิ่มเติมที่ด้านใดด้านหนึ่งเพื่อสร้างประตูทรานซิสเตอร์คู่ พวกเขายังแช่ส่วนต่อประสานระหว่างประตูและช่องในเจลนำไอออน ในการจัดเรียงนี้เรียกว่าทรานซิสเตอร์ไฟฟ้าเคมีอินทรีย์ (OECT) การใช้แรงดันไฟฟ้าที่เกตจะกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าในช่องที่ทำให้โมเลกุล PEDOT ไม่นำไฟฟ้า และด้วยเหตุนี้จึงปิดทรานซิสเตอร์

ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์

เขียนเข้า PNAS, นักวิจัยรายงานว่าทรานซิสเตอร์ไม้ตัวใหม่ปรับกระแสไฟฟ้าในช่องทรานซิสเตอร์หนา 1 มม. ด้วยอัตราส่วนเปิด/ปิดที่ 50 เมื่อเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์สมัยใหม่ทั่วไป ทรานซิสเตอร์จะทำงานด้วยความล่าช้ามาก: การเปิดสวิตช์ใช้เวลาประมาณห้าวินาที , ในขณะที่ปิดใช้เวลาหนึ่งวินาที

“ทรานซิสเตอร์ไม้ของเราทำงานตามหลักการที่แตกต่างจากทรานซิสเตอร์ซิลิคอนทั่วไปที่สลับโดยใช้สนามไฟฟ้า” Engquist อธิบาย “เมื่อเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์เหล่านี้ มันช้าและเทอะทะมาก และเราไม่คาดหวังว่ามันจะแข่งขันกับไมโครโปรเซสเซอร์และวงจรแบบเดิมได้”

อุปกรณ์ใหม่นี้ตอบสนองได้ดีต่อการมอดูเลตแรงดันเกท โดยทำงานได้เทียบเท่ากับ OECT อื่นๆ ในแง่นี้ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยย้ำว่าพวกเขาไม่ได้พัฒนาทรานซิสเตอร์ไม้โดยคำนึงถึงการใช้งานเฉพาะใดๆ “เราทำได้เพราะเราทำได้” Engquist กล่าว

สิ่งที่ต้องทำกับทรานซิสเตอร์ไม้

เมื่อกดปุ่ม Engquist แนะนำว่าการใช้งานที่เป็นไปได้อาจรวมถึงการควบคุมโรงงานอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ใดๆ ที่จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันไฟฟ้าภายในไม้ด้วยเหตุผลบางประการ

เชื้อราเปลี่ยนเพียโซอิเล็กทริกจากไม้ทำให้สามารถจ่ายไฟ LED ได้

“เนื่องจากช่องสัญญาณของทรานซิสเตอร์ของเรามีขนาดใหญ่มาก จึงอาจทนกระแสได้สูงกว่าทรานซิสเตอร์อินทรีย์ทั่วไป” เขากล่าว โลกฟิสิกส์. “เราสามารถจินตนาการได้ เช่น การควบคุมกระแสไฟไปยัง/จากเซ็นเซอร์ในอนาคต เซลล์แสงอาทิตย์ จอแสดงผล หรือแบตเตอรี่ที่รวมอยู่ในเนื้อไม้”

ขณะนี้นักวิจัยกำลังสำรวจวิธีการปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของไม้ที่นำไฟฟ้าได้ “เรายังหวังว่าจะสามารถสร้างอุปกรณ์ใหม่ร่วมกับเพื่อนร่วมงานของเราที่ห้องปฏิบัติการของ Organic Electronics ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกด้านโรงงานอิเล็กทรอนิกส์”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตไอสตรีม. ข้อมูลอัจฉริยะ Web3 ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ซื้อและขายหุ้นในบริษัท PRE-IPO ด้วย PREIPO® เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/a-transistor-made-from-wood/