科学家开发出史上首个木质晶体管,运行频率约为1Hz

据智慧科技迷,晶体管被认为是人类历史上最重要的发明之一,可以和电话、电灯的发明相提并论,直到今天,仍然发挥着重要作用。通常,晶体管是以半导体材料为基础制造而成,比如硅。然而近日,来自瑞典林雪平大学和皇家理工学院的一组研究人员开发出世界上首个由木质构成的晶体管,这为电子产品的发展开辟了新的机会。相关研究已发表在近期的《美国国家科学院院刊》上。

研究团队选择了巴沙木作为原料,因为它有着均匀而无纹理的结构。他们首先去除了木头中的木质素,使其变得透明。然后,他们在木头表面涂上了一层聚乙烯二噻吩聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS),一种导电高分子材料。最后,他们在木头两端分别加上了金属电极,形成了一个完整的晶体管。

这种晶体管的工作原理是利用 PEDOT:PSS 层中的空穴(缺少电子的位置)来传导电流。当外加电压改变时,空穴的浓度也会改变,从而影响通过木头的电流大小,这样就实现了对电流的调节功能。

研究团队测试了这种晶体管的性能,发现它可以在 1Hz 左右的频率下工作。虽然这个频率远远低于现代硅晶体管的水平,但对于一个 1 毫米长的通道来说,已经是非常令人印象深刻的结果了。而且,这种晶体管可以在 5 秒内关闭,在 1 秒内打开,显示出良好的开关特性。

研究团队表示,这种木制晶体管还有很大的改进空间,比如优化结构、提高导电性、缩小尺寸等。他们认为,这种晶体管不会取代硅晶体管在高性能计算领域的地位,但可能在一些特定的应用场景中发挥作用。例如,在某些低功耗电的电子设备中,使用木制晶体管可以实现可降解、环保的目标。另外,这种晶体管也可能适用于一些特殊的电子显示技术,比如智能玻璃、智能标签、电子纸等,它们可以在极薄、柔性的形式下实现简单的计算功能,并且只需要很少的电力。

此外,这项研究也为其他基于生物或植物的电子技术提供了启示和借鉴。木制晶体管可能比一般的有机晶体管更能承受高电流的冲击,从而提高了可靠性和稳定性。

这项研究展示了木头作为一种新型电子材料的潜力和前景,也为电子器件的材料革命开辟了新的道路。

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