Drvo je dobro za mnoge stvari. Pravljenje kutija, čamaca i polica za knjige, na primer. Pravljenje alata ili logorske vatre. Hranjenje termita. I dabrova.
Primetićete da napajanje funkcionalnih električnih uređaja nije među njima.
Istraživači sa Univerziteta Linkoping i KTH Kraljevskog tehnološkog instituta u Švedskoj očigledno nikada nisu obraćali veliku pažnju na spiskove stvari u kojima je drvo loše, pa su krenuli dalje i napravili prvi drveni tranzistor na svetu.
Da bude prvi, tim koji stoji iza inovacije je dodao poseban sastojak da bi se rešio problem da drvo tako loše provodi struju. I dok funkcioniše, ne očekujte da ćete ga pronaći u svom sledećem pametnom telefonu.
„Da, drveni tranzistor je spor i glomazan, ali radi i ima ogroman razvojni potencijal“, kaže elektroinženjer Isak Engkvist sa Univerziteta Linkoping.
Skromni tranzistor je osnovna komponenta u skoro svakom delu elektronske tehnologije. Funkcionišući kao sićušna ‘kapija’ koja kontroliše tok jedne struje kroz primenu druge, može da pojača signale, da skladišti podatke kao niz prekidača ili da radi zajedno na izvođenju logičkih operacija.
Sve ovo može da uradi zahvaljujući svojstvu poluprovodnih materijala koje im dozvoljava da nose struju samo kada i sami imaju dovoljno naelektrisanja.
Tamo gde su prvi tranzistori bili kvrgavi objekti koje ste možda mogli da balansirate vrhom prsta, oni su od tada konstruisani na skali koja nagura desetine milijardi u isti prostor.
Drvo nije poluprovodno. U stvari, ugljeni hidrati iz biljnih vlakana su potpuno tvrdoglavi kada je u pitanju izbacivanje elektrona niz put.
Jedan od načina da se zaobiđe taj problem je da se drvo svede na štapić drvenog uglja, ostavljajući relativno čist ugljenični autoput po kome će se strujati električni naboj.
Ali ugalj zapravo nije drvo, pa gde je tu zabava?
Koristeći balzu od tvrdog drveta zbog njene relativno velike čvrstoće, male gustine i homogene strukture, Engkvist i njegov tim su je skinuli od tvrdog lignina i napunili preostali materijal mešanim polimerom koji provode elektron-jone koji se zove poli(3,4-etilendioksitiofen) – polistiren sulfonat, ili PEDOT:PSS.
Ako smo tehnički, drvo deluje više kao kućište za provodni materijal, kao neuredni snop žica. Ideja takođe nije nova, jer su istraživači ranije istraživali ideju korišćenja biljnog materijala kao poroznog kontejnera za elektrohemijske i provodne supstance.
Engkvist je izgradio ovo iskustvo pokušavajući da optimizuje uklanjanje lignina kako bi stvorio efikasniji kanal za rad polimera, pre nego što je analizirao provodne osobine jedinice balsa-polimera.
Slaganjem jedinica debljine milimetara koje su funkcionisale kao elektrode i kanali, tim je otkrio da mogu da naprave prilično grub tranzistor. Bez napona, cela konstrukcija se može smatrati otvorenom i prekidač postavljen u položaj „uključeno“. Pumpajte na 6 volti i kanal se puni elektronima, polako zatvarajući kanal i pomerajući prekidač u položaj „isključeno“.
Isključivanje drvenog uređaja traje oko 1 sekundu, dok vraćanje u uključeni položaj traje otprilike 5 sekundi. Uzimajući u obzir da tranzistori u vašem računaru rade brzinom merenom u gigahercima – pali se i isključuju stotine milijardi puta u sekundi – možete zaboraviti da skupite dovoljno štapova da biste igrali Fortnite.
Pa šta je poenta, pitate se?
„Nismo kreirali drveni tranzistor sa bilo kojom specifičnom primenom na umu“, kaže Engkvist.
„Uradili smo to jer smo mogli. Ovo je osnovno istraživanje, koje pokazuje da je moguće, i nadamo se da će inspirisati dalja istraživanja koja mogu dovesti do aplikacija u budućnosti.“
Osim brzih proračuna, biorazgradiva elektronika napravljena od lako prikupljenih resursa mogla bi da se koristi u udaljenim senzorima koji moraju lako da pokvare ili neupadljive uređaje pokretane pokretima u okruženju.
Ovo je samo nekoliko stvari za koje bi drvo moglo biti prilično dobro.
Ovo istraživanje je objavljeno u PNAS-u.
