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).
![Półprzewodniki będą produkowane z drewna?! Półprzewodnik z drewna](https://oiot.pl/wp-content/uploads/2022/04/fig-2_resize_md.jpg)
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.
![Półprzewodniki będą produkowane z drewna?! Półprzewodnik z drewna](https://oiot.pl/wp-content/uploads/2022/04/fig-1_resize_md.jpg)
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.
![Półprzewodniki będą produkowane z drewna?! Półprzewodnik z drewna](https://oiot.pl/wp-content/uploads/2022/04/fig-3_resize_md.jpg)
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.