Изненадващите приложения на дървото
Транзисторите в съвременните компютърни чипове са с диаметър няколко нанометра и се включват и изключват при стотици гигахерци. Органичните електрохимични транзистори са с размер милиметри и превключват при скорости от килохерци. Първият в света дървен транзистор е с диаметър 3 сантиметра и превключва при по-малко от един херц.
Въпреки че не е предназначен да захранва суперкомпютри, базирани на дърво, той би трябвало да обслужва специализирани приложения, включително биоразградими компютри и имплантиране в жив растителен материал.
До какво доведе еволюцията?
Идеята за електроника изградена на базата на дърво не е толкова налудничава, колкото звучи. След 300 милиона години еволюция при дърветата имаме над 60 000 дървесни вида, всеки от които е инженерен шедьовър на природата. Дървесината има голяма структурна стабилност, като същевременно е силно порьозна и способна ефективно да транспортира вода и хранителни вещества. Изследователите са използвали тези свойства, за да създадат проводящи канали в порите на дървото и да модулират електрохимично тяхната проводимост с помощта на проникващ електролит.
Изборът на учените е балсово дърво. Това е удачен избор поради неговата здравина. Те премахват един от компонентите на неговата структура, лигнинът. Това отваря повече място за проводящи материали.
За да се отстрани голяма част от лигнина, парчета балсово дърво са подложени на термична и химична обработка в продължение на 5 часа. Останалата структура на основата на целулоза е покрита с проводящ полимер. Най-добрият подходящ за целта се оказва полимерът известен като PEDOT:PSS. Той е най-ефективен поради своята водоразтворимост. Тъй като порите в дървото са направени за транспортиране на вода, PEDOT:PSS лесно се разпространява през тръбите. Електронната микроскопия и рентгеновото изображение на структурата разкриват, че полимерът е запълнил успешно вътрешността на тръбните структури.
Получените дървесни парчета провеждат електричество по своите влакна.
Иновативно устройство
За да сглобят транзистор, изследователите са използвали три парчета проводящо дърво. Всяко от тях е било с дължина 3 сантиметра и няколко милиметра височина и ширина, подредени във формата на Т. Върхът на T служи като транзисторен канал, с източник в единия край и дренаж в другия. Каналът е притиснат между две части, образуващи крака на Т. В точките на контакт между канала и краката, изследователите наслояват гел електролит. Напрежение, приложено към краката, доставя водородни йони от електролита в полимера. Така се стига до химическа реакция, която променя проводимостта на полимера. Тази реакция е обратима, което позволява включване-изключване на този дървен транзистор.
Това доказва теорията, че е възможно да се проектират по-високи токове и по-малки устройства. Малко вероятно е идеята да послужи като основа за сложна електроника. Устройството може да намери приложение като превключвател за други компоненти (слънчеви клетки, батерии или сензори). Те от своя страна могат да бъдат вградени в дърво.
Уникални свойства
Потенциално предимство на дървения транзистор е, че той се самоподдържа. Не изисква субстрат за отпечатване или депозиране върху него. Производителите на органични електрохимични транзистори се стремят да ги правят от устойчиви материали. Дори и така, те все още изискват стъкло или други субстрати, които не са устойчиви източници.
Въпреки това, тези разработки са все още са хипотетични, но допълнителното усъвършенстване може да доведе до изненадващи крайни резултати, които в крайна сметка да улеснят значително новите технологии.
