الكشف عن ترانزستور من الخشب
مصر: ايهاب محمد زايد
كشف العلماء للتو عن أول ترانزستور كهربائي خشبي في العالم
صُنع طولين من البالة في صليب صغير ، يعملان كترانزستور
قطع من البلسا تتحول إلى ترانزستور بسيط. (ثور بلخيد)
الخشب جيد لكثير من الأشياء. بناء الصناديق والقوارب وخزائن الكتب ، على سبيل المثال. صنع الأدوات أو نيران المخيمات. تغذية النمل الأبيض . والقنادس . _
ستلاحظ أن تشغيل الأجهزة الكهربائية الوظيفية ليس من بينها.
من الواضح أن الباحثين في جامعة لينشوبينج والمعهد الملكي للتكنولوجيا KTH في السويد لم يولوا الكثير من الاهتمام لقوائم الأشياء التي يسيء الخشب فيها ، لذا فقد تقدموا وصنعوا أول ترانزستور خشبي في العالم.
لكي نكون صريحين ، أضاف الفريق الذي يقف وراء الابتكار مكونًا خاصًا للتغلب على مشكلة الخشب برمتها التي تكون رديئة جدًا في إجراء التيار. وأثناء عمله ، لا تتوقع العثور على واحد داخل هاتفك الذكي التالي.
يقول المهندس الكهربائي إيزاك إنجكيست من جامعة لينشوبينج: “نعم ، إن ترانزستور الخشب بطيء وضخم ، لكنه يعمل بالفعل وله إمكانات تطوير هائلة” .
يعتبر الترانزستور المتواضع مكونًا أساسيًا في أي قطعة تقنية إلكترونية تقريبًا. تعمل بمثابة “بوابة” صغيرة تتحكم في تدفق تيار واحد من خلال تطبيق آخر ، ويمكنها تضخيم الإشارات ، وتخزين البيانات كسلسلة من المفاتيح ، أو العمل معًا لتنفيذ عمليات منطقية .
يمكن أن تفعل كل هذا بفضل خاصية المواد شبه الموصلة التي تسمح لهم بحمل التيار فقط عندما يكون لديهم ما يكفي من الشحنة.
عندما كانت الترانزستورات الأولى عبارة عن أجسام متكتلة ، ربما يمكنك موازنة ذلك على طرف إصبعك ، فقد تم بناؤها منذ ذلك الحين على مقياس يحشر عشرات المليارات في نفس المكان.
الخشب ليس شبه موصل. في الواقع ، فإن اللبنات الأساسية الكربوهيدراتية للألياف النباتية عنيدة تمامًا عندما يتعلق الأمر بركل الإلكترونات على الطريق.
تتمثل إحدى طرق التغلب على هذه المشكلة في تحويل الخشب إلى قطعة من الفحم ، تاركًا طريقًا سريعًا كربونيًا نقيًا نسبيًا لسقوط شحنة كهربائية.
لكن الفحم ليس خشبًا حقًا ، فأين المتعة في ذلك؟
باستخدام بلسا الخشب الصلب لقوته العالية نسبيًا ، وكثافته المنخفضة ، وبنيته المتجانسة ، قام إنجكويست وفريقه بتجريده من اللجنين الصلب وملء المادة المتبقية ببوليمر موصل إلكترون أيون مختلط يسمى بولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) – سلفونات البوليسترين ، أو PEDOT: PSS .
إذا كنا تقنيين ، فإن الخشب يعمل بشكل أكبر كمسكن للمواد الموصلة ، مثل حزمة الأسلاك الفوضوية. الفكرة ليست جديدة أيضًا ، حيث سبق للباحثين استكشاف فكرة استخدام المواد النباتية كحاوية مسامية للمواد الكهروكيميائية والمواد الموصلة .
اعتمد Engquist على هذه التجربة من خلال محاولة تحسين إزالة اللجنين لإنشاء قناة أكثر كفاءة للبوليمر للعمل داخلها ، قبل تحليل الخصائص الموصلة لوحدة البلسا بوليمر.
من خلال تكديس وحدات بسماكة ملليمترات تعمل كأقطاب كهربائية وقنوات ، وجد الفريق أنه يمكنهم إنشاء ترانزستور خام نوعًا ما. مع عدم وجود جهد كهربائي ، يمكن اعتبار الهيكل بأكمله مفتوحًا ويتم ضبط المفتاح على وضع “التشغيل”. قم بضخ 6 فولت ، وتمتلئ القناة بالإلكترونات ، وتضغط ببطء على القناة وتغلق المفتاح إلى وضع “إيقاف التشغيل”.
مواد لـ “ترانزستور خشب”.
مكونات الترانزستور الخشبي. ( ثور بلخيد )
يستغرق إيقاف تشغيل الجهاز الخشبي حوالي ثانية واحدة بينما تستغرق إعادته إلى وضع التشغيل حوالي 5 ثوانٍ. بالنظر إلى أن الترانزستورات في جهاز الكمبيوتر الخاص بك تعمل بسرعات تقاس بالجيجاهيرتز – تنطلق وتطفئ مئات المليارات من المرات في الثانية – يمكنك أن تنسى تجميع ما يكفي من العصي معًا للعب Fortnite .
إذن ما هو الهدف ، تسأل؟
يقول Engquist: “لم نصنع الترانزستور الخشبي مع وضع أي تطبيق محدد في الاعتبار” .
“لقد فعلنا ذلك لأننا استطعنا. هذا بحث أساسي ، يُظهر أنه ممكن ، ونأمل أن يلهم المزيد من الأبحاث التي يمكن أن تؤدي إلى تطبيقات في المستقبل.”
وبغض النظر عن العمليات الحسابية السريعة ، يمكن استخدام الإلكترونيات القابلة للتحلل المصنوعة من الموارد التي يتم حصادها بسهولة في أجهزة الاستشعار عن بُعد التي تحتاج إلى تحطيم الأجهزة غير الواضحة بسهولة أو التي تعمل بحركات في البيئة.
هذه مجرد أشياء قليلة يمكن أن يكون الخشب مفيدًا لها.
تم نشر هذا البحث في PNAS .
