RW Space

Древесина подходит для многих вещей. Например, строительство ящиков, лодок и книжных шкафов. Изготовление инструментов или костров. Кормление термитов. И бобры.

Вы заметите, что питание функциональных электрических приборов не входит в их число.

Исследователи из Университета Линчепинга и Королевского технологического института KTH в Швеции явно никогда не уделяли особого внимания список вещей, в которых древесина плоха, поэтому они пошли дальше и сделали первый в мире деревянный транзистор.

Чтобы быть честным, команда, стоящая за инновацией, добавила специальный ингредиент, чтобы обойти всю проблему дерева. плохо проводит ток. И хотя он работает, не ждите, что вы найдете его в своем следующем смартфоне.

«Да, деревянный транзистор медленный и громоздкий, но он работает и имеет огромный потенциал для развития», – говорит инженер-электрик Исак. Энгквист из Университета Линчепинга.

Скромный транзистор является фундаментальным компонентом практически любой электронной технологии. Функционируя как крошечный «затвор», который управляет потоком одного тока через приложение другого, он может усиливать сигналы, хранить данные в виде цепочки переключателей или работать вместе для выполнения логических операций.

Он могут делать все это благодаря свойству полупроводниковых материалов, которое позволяет им проводить ток только тогда, когда они сами достаточно заряжены.

Там, где первые транзисторы были комковатыми объектами, вы, возможно, могли балансировать на кончике пальца , с тех пор они были построены в масштабе, который вмещает десятки миллиардов в одно и то же пространство.

Дерево не является полупроводником. На самом деле, углеводные строительные блоки растительных волокон совершенно упрямы, когда дело доходит до того, чтобы пинать электроны по дороге.

Один из способов обойти эту проблему — превратить древесину в палку древесного угля, оставив относительно дорожка из чистого углерода, по которой кувыркается электрический заряд.

Но древесный уголь на самом деле не дерево, так что в этом интересного?

Используя бальзу из твердой древесины из-за ее относительно высокой прочности, низкой плотности и однородной структуры, Энгквист и его команда освободили ее от жесткого лигнина. и заполнили оставшийся материал смешанным электронно-ионным проводящим полимером, называемым поли(3,4-этилендиокситиофен)-полистиролсульфонат, или PEDOT:PSS.

Если говорить технически, древесина действует скорее как корпус для проводящего материала, как беспорядочный пучок проводов. Эта идея также не нова, так как исследователи ранее исследовали идею использования растительного материала в качестве пористого контейнера для электрохимических и проводящих веществ.

Энгквист опирался на этот опыт, пытаясь оптимизировать удаление лигнин, чтобы создать более эффективный канал для работы полимера, прежде чем анализировать проводящие свойства полимерно-бальзового блока.

Соединяя блоки толщиной в миллиметр, которые действовали как электроды и каналы, команда обнаружила, что они мог бы создать довольно грубый транзистор. При отсутствии напряжения всю конструкцию можно считать открытой, а переключатель установить в положение «включено». Подайте 6 вольт, и канал наполнится электронами, медленно сжимая канал и переводя переключатель в положение «выключено».

Выключение деревянного устройства занимает около 1 секунды, а возврат во включенное положение – примерно 5 секунд. Учитывая, что транзисторы в вашем компьютере работают со скоростью, измеряемой в гигагерцах, включая и выключая сотни миллиардов раз в секунду, вы можете забыть о сборке достаточного количества палочек для игры в Fortnite.

Вы спросите, в чем же тогда смысл?

«Мы не создавали деревянный транзистор для какого-либо конкретного применения», – говорит Энгквист.

«Мы сделали это, потому что могли . Это фундаментальное исследование, показывающее, что это возможно, и мы надеемся, что оно вдохновит на дальнейшие исследования, которые могут привести к приложениям в будущем».

Помимо быстрых вычислений, можно использовать биоразлагаемую электронику, изготовленную из легко собираемых ресурсов. в удаленных датчиках, которые должны легко ломаться, или незаметных устройствах, приводимых в действие движениями в окружающей среде.

Это еще несколько вещей, для которых древесина может быть весьма полезна.

Это исследование было опубликовано в PNAS.