Скоро мы увидим компьютеры и смартфоны из дерева: что придумали ученые

Фото: PNAS

Шведские ученые разработали и протестировали первый в мире транзистор из дерева, сообщает Tomshardware. Команды из Университета Линчепинга в Норчеппинге и Королевского технологического института в Стокгольме опубликовали статью, в которой описывают создание, возможности и потенциал деревянного электрохимического транзистора (WECT). Этот транзистор может стать основой для деревянной электроники, которая более устойчива и биоразлагаемая. Кроме того, деревянная электроника может обеспечить электронное управление растениями.

Не нанометры, а сантиметры

Intel, Samsung и TSMC ведут непримиримую борьбу за создание передовых процессов, с нанометровыми транзисторами, работающими на гигагерцовых частотах. По их меркам деревянный транзистор от шведских ученых выглядит просто гигантским и работает с частотой менее одного герца.

Просто не каждое электронное устройство нуждается в самых высоких скоростях и самых маленьких транзисторах. "Мы придумали беспрецедентный прототип, который гонится не за размером и гигагерцами, а доказывает саму суть возможности такого принципа работы из подобных материалов", — говорит Исак Энгквист, старший доцент Лаборатории органической электроники Университета Линчепинга. "Да, деревянный транзистор медленный и громоздкий, но он работает и имеет огромный потенциал развития".

Как из дерева сделали транзистор

Чтобы объяснить, как из дерева можно сделать транзистор, нужно понять как работают обычные транзисторы, которые установлены в технику. Транзисторы являются ключевым элементом гаджетов и чаще всего изготавливаются из кремния. Собственные свойства этих элементов позволяют транзистору действовать как усилитель или переключатель, когда на его выводы подается напряжение или ток. С тех пор как первые транзисторы появились в середине 20-го века, исследования и разработки продолжались в направлении их уменьшения и увеличения частоты работы.

Для создания своего транзистора исследователям потребовалось проводящее дерево. Это делается путем удаления лигнина из дерева с помощью химического растворителя. Затем каналы, где находился лигнин, заменяются смешанной электрон-ион проводящим полимером. В этом проекте выбранным деревом был бальса (из-за его желательной внутренней структуры каналов) и проводящий полимер PEDOT:PSS. Для построения WECT использовались три куска проводящего дерева: один кусок в качестве центрального канала транзистора и по одному куску в качестве верхнего и нижнего затворов.

В отличие от обычных транзисторов, которые работают на основе электрического поля между затвором и каналом, WECT работает на основе электрохимического поля. Когда на затвор подается напряжение, полимер в CW окисляется или восстанавливается, изменяя его проводимость. Таким образом, можно регулировать ток через центральный канал транзистора.

Почему выбрали дерево?

Ответ заключается в экологичности и биосовместимости. Дерево является возобновляемым материалом, который может быть легко переработан или самостоятельно разлагается. Кремний требует большого количества энергии для производства и может загрязнять окружающую среду при утилизации. Кроме того, дерево может быть использовано для создания электроники на основе живых растений.

"Благодаря такому транзистору мы можем контролировать физиологические процессы в растениях с помощью электрических сигналов", — говорит Эрик Габриэльссон Берггрен, профессор Лаборатории органической электроники Университета Линчепинга.

Например, с помощью WECT можно изменять скорость фотосинтеза или цветение растений. Также можно создавать биосенсоры или биобатареи на основе растений.

Будущее деревянной электроники

Хотя деревянный транзистор еще космически далек от того, чтобы запустить с его помощью компьютерную игру, исследователи уверены, что они смогут улучшить его производительность и размер в будущем. Они также планируют разработать другие деревянные электронные компоненты, такие как диоды и резисторы.

Возможно, однажды мы увидим деревянные компьютеры или смартфоны, которые будут не только функциональными, но и экологически чистыми.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform