ترانزیستور چوبی می تواند به ما اجازه دهد وسایل الکترونیکی را در درختان جاسازی کنیم

یک سوئیچ الکتریکی ساخته شده از چوب رسانا می تواند به بلوک ساختمانی برای دستگاه های الکترونیکی آینده که در درختان زنده و گیاهان دیگر تعبیه شده اند تبدیل شود.

Isak Engquist از دانشگاه لینشوپینگ در سوئد می‌گوید: «یک زمینه تحقیقاتی در حال ظهور به نام گیاهان الکترونیکی وجود دارد که در آن دانشمندان به روش‌های مختلفی برای ارسال سیگنال‌ها به داخل گیاهان یا ترکیب عملکردهایی مانند حسگرها در گیاهان، حتی در گیاهان زنده نگاه می‌کنند».

Engquist و همکارانش معادل چوب ترانزیستور را توسعه دادند – یک قطعه الکترونیکی که می تواند جریان الکتریکی را تقویت کند یا به عنوان یک کلید برای سیگنال های الکتریکی عمل کند. یک تراشه کامپیوتری به اندازه یک ناخن حاوی میلیاردها ترانزیستور کوچک است ساخته شده از مواد نیمه هادی مانند سیلیکون. هر ترانزیستور نیمه هادی می تواند میلیاردها بار در ثانیه روشن و خاموش شود. در مقایسه با ترانزیستورهای سیلیکونی، ترانزیستورهای چوبی به طور قابل توجهی بزرگتر هستند و هر کدام 3 سانتی متر طول دارند. آنها همچنین دارای سرعت سوئیچ بسیار پایین تری هستند که فقط به آنها اجازه می دهد در حدود 1 ثانیه خاموش شوند و در حدود 5 ثانیه روشن شوند.

اما ترانزیستورهای چوبی می توانند برای کاربردهای الکترونیکی خاص در کشاورزی یا جنگلداری، مانند نظارت بر مقاومت گیاهان در برابر استرس های محیطی و تغییرات آب و هوایی، پایدارتر و زیست سازگارتر باشند.

برای ساخت ترانزیستور چوبی، انگکوئیست و همکارانش از یک فرآیند حرارتی و شیمیایی برای حذف لیگنین – یک ماده اتصال آلی در چوب و گیاهان – از قطعات چوب بالسا استفاده کردند. این فرآیند فضایی را در داخل و بین شبکه طبیعی لوله‌ها به نام لومینا آزاد کرد که آب را درون چوب انتقال می‌دهد.

سپس چوب را در یک محلول مایع حاوی یک پلیمر رسانا غوطه ور کردند و به پلیمر اجازه دادند تا در چوب خیس شود و لومینا را بپوشاند. این امر باعث ایجاد چوب رسانا شد که قادر به تعامل با الکترولیت‌ها – مواد شیمیایی که هنگام حل شدن در آب، الکتریسیته را هدایت می‌کنند – به عنوان پایه‌ای برای ساخت یک ترانزیستور چوبی.

محققان عملکرد ترانزیستور چوبی را در طول اجرای آزمایش سوئیچینگ چندگانه نشان داده و اندازه گیری کردند. تیان لی از دانشگاه پوردو در ایندیانا، که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: «این یک «امکان مهندسی هیجان‌انگیز برای استفاده از چوب» به‌عنوان داربست «که می‌تواند مواد الکتریکی را در دستگاه‌ها ادغام کند» را نشان می‌دهد.

این تیم در ابتدا چندین نوع چوب از جمله توس و خاکستر را امتحان کردند. اما مشخص شد که بالسا دارای ویژگی های ایده آل برای این روش است، از جمله حفظ یکپارچگی ساختاری خود پس از حذف لیگنین، جذب پلیمر رسانا بدون مشکل و عدم تفاوت فصلی قابل توجهی بین چوب تابستان و زمستان.

Engquist می‌گوید محققان ممکن است در نهایت چوب رسانا را با پلیمری که در داخل آن قرار دارد رشد دهند. این می تواند شامل استفاده از پلیمرهای رسانای مختلف برای نفوذ به چوب بدون نیاز به حذف لیگنین باشد.

انگکویست می گوید: «به نظر محتمل به نظر می رسد که هر تکه چوب، یا هر گیاه، فقط چند ترانزیستور الکتروشیمیایی چوب را در خود جای دهد و اینها در مقیاس میلی متری باشند.