Дерево на службе науки: первый в мире транзистор из дерева создан в Швеции

Ученые из университета Линчёпинга и Королевского технологического института KTH в Швеции заявляют, что им удалось создать работающий транзистор в форме буквы "Т" из трех кусочков бальзы.

Верхняя часть "Т" служила каналом транзистора, с источником на одном конце и стоком на другом, а вертикальная часть "Т" использовала два кусочка бальзы с зазором между ними для формирования затвора транзистора.

Чтобы превратить обычную бальзу в проводящее дерево, шведским ученым пришлось подвергнуть ее воздействию тепла и использовать химикаты для извлечения большей части лигнина из древесной структуры, оставив пористый блок целлюлозы, готовый к пропитке проводящим полимером.

После удаления лигнина исследователи обнаружили, что водорастворимый проводящий полимер, известный как поли(3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат или PEDOT:PSS может легко заполнять полости в бальзе вплоть до ее основания и ведет себя аналогично воды.

После пропитки полимером и сборки шведская команда достигла проводимости до 69 Sm-1 и смогла доказать эффективность устройства в качестве двухзатворного органического электрохимического транзистора и функционального переключателя вкл/выкл.

По данным университета Линчёпинга, предыдущие деревянные транзисторы могли регулировать только ионный транспорт и переставали функционировать после исчерпания запаса ионов. Это не относится к данной разработке, которая может работать без деградации.

Органические электрохимические транзисторы, наиболее близкие по свойствам к созданному в Швеции деревянному электрохимическому транзистору (WECT), не такие маленькие, как их кремниевые аналоги, но все же могут достигать миллиметров в размере и переключаться с килогерцовой частотой.

Тем не менее, не стоит думать, что этот деревянный транзистор станет революцией в полупроводниковой промышленности, ведь он ни мал, ни быстр: его размер составляет целых три сантиметра, а частота переключения менее одного герца. Посольку переключение происходит медленно, устройство не может выключиться менее чем за одну секунду, а включение занимает целых пять секунд. Скорость работы даже не приближается к современным вычислительным устройствам.

Однако, как заявили исследователи в своей работе, их результат "доказывает возможность модулирования электропроводности электроактивного дерева путем приложения внешнего напряжения".

"WECT не подходит для традиционных электронных схем, но, возможно, является интересным кандидатом для интегрированных в дерево приложений, начиная от электрохромных дисплеев и заканчивая простыми логическими схемами, реагирующими на сигналы датчиков", - заявили ученые.

Команда полагает, что их концептуальное устройство может быть использовано в биоэлектронике и электронике растений, и они ожидают, что это станет отправной точкой для разработки более маленьких, более проводимых и быстрых устройств.

Исак Энгквист, старший доцент лаборатории органической электроники университета Линчёпинга и один из авторов статьи, заявил, что деревянный транзистор был создан без определенного предназначения, это была попытка доказать, что это возможно.

"Мы разработали беспрецедентный метод. Да, деревянный транзистор медленный и громоздкий, но он работает и имеет огромный потенциал для развития", - сказал Энгквист. "Это фундаментальное исследование, демонстрирующее возможность создания такого устройства, и мы надеемся, что гаджет вдохновит дополнительные исследования, которые могут привести к разработке практических применений в будущем".

Исследователи продолжат свою работу над улучшением характеристик деревянного транзистора, изучая возможности увеличения его проводимости, уменьшения размеров и повышения скорости переключения. Возможно, в будущем такие устройства окажутся полезными в сферах экологии, альтернативных материалов и устойчивых технологий.