Półprzewodniki występują niemalże wszędzie – każdy komputer, smartfon czy inne urządzenia z nich korzystają. Jak się okazuje, naukowcy szukają nowych metod tworzenia półprzewodników – jeden z nowszych pomysłów sugeruje, że drewno może zastąpić dotychczasowe materiały. Jak to w ogóle możliwe? Drewno ma pewien element, który cechuje rośliny, a ten jest zdatny do przewodzenia prądu.
Półprzewodniki wykonane z drewna? To możliwe
Drewno zawiera roślinne komórki, a jak wiemy, ściany komórkowe roślin zbudowane są z celulozy. Ta w określonych warunkach może stanowić przewodnik prądu – w przypadku, gdy jest podgrzana do stosunkowo wysokich temperatur. Z koncepcją tego nanomateriału (to właściwie nanopapier) początkowo było wiele problemów, bowiem podczas procesu spalania (karbonizacji) trójwymiarowe struktury celulozy ulegają degradacji, przez co materiał traci na wartościach przewodnictwa energii.
Naukowcy z Japonii znaleźli sposób, który opisuje nowy proces obróbki materiału. Dzięki niemu jest możliwe podgrzewanie nanopapieru bez uszkadzania jego struktur, niezależnie od wielkości skali – od makro (milimetry), po mikro (mikrometry), aż do nanoskali (nanometry).
Musieli się zatem zmierzyć z dwoma wyzwaniami – proces tworzenia drewnianych półprzewodników miał być przygotowany w taki sposób, aby umożliwić producentom nanopapieru dostosowanie właściwości elektrycznych do określonego zadania. Z drugiej strony proces musiał być przystosowany do struktur o większych powierzchniach. Finalnie sam proces polega na kilku etapach tak, aby zapewnić kontrolę nad tworzonym półprzewodnikiem.
Naukowcy twierdzą, że do tworzenia nanopapieru wykorzystana została obróbka jodowa, która ochrania materiał. Kolejnym etapem procesu jest przestrzenne kontrolowane suszenie – sprawia, że etap wypalania praktycznie nie zmienia zaprojektowanych struktur – co najciekawsze, temperatura jest wykorzystywana do kontrolowania właściwości elektrycznych.
Pierwsze testy wskazują bardzo obiecujące wyniki, bowiem półprzewodnik wykorzystano w pierwszych urządzeniach (typu proof-of-concept). W pierwszym eksperymencie zastosowano nanopapier jako czujnik do wykrywania przepływu pary wodnej – ten był w stanie rejestrować impulsy zsynchronizowane z wydechami. Jak to miało działać? Zasada jest prosta. Cząsteczki wody podczas kontaktu z tkaniną będącą półprzewodnikiem obniżały opór elektryczny czujnika.
To, jak na razie, proste zastosowanie półprzewodnika wykonanego z drewna, jednak z racji na prostą i tanią budowę, tego typu materiał może trafiać do większej ilości urządzeń.
Czas pokaże.
