Het klinkt als iets uit een ander tijdperk of zelfs uit werelden die technisch niet verenigbaar zijn, alsof Fred Flintstone zijn eigen computer bouwt. Maar nee, dit is echt: onderzoekers van de Universiteit van Linköping en het KTH Royal Institute of Technology hebben ‘s werelds eerste transistor van hout ontwikkeld. Hun studie, gepubliceerd in het tijdschrift PNAS, maakt de weg vrij voor de verdere ontwikkeling van elektronica op houtbasis en de besturing van elektronische planten, zo laten de onderzoekers weten.
Transistors, bijna honderd jaar geleden bedacht, worden door sommigen beschouwd als een uitvinding die even belangrijk is voor de mensheid als de telefoon, de gloeilamp of de fiets. Tegenwoordig zijn ze een cruciale component in moderne elektronische apparaten, en worden ze op nanoschaal vervaardigd. Een transistor regelt de stroom die er doorheen gaat en kan ook fungeren als stroomschakelaar.
Onderzoekers van de Universiteit van Linköping en collega’s van het KTH Royal Institute of Technology hebben nu ‘s werelds eerste elektrische transistor van hout ontwikkeld. “We hebben een ongekend principe bedacht. Ja, de houttransistor is traag en log, maar hij werkt wel en heeft een enorm ontwikkelingspotentieel”, zegt Isak Engquist, universitair hoofddocent aan het laboratorium voor organische elektronica van de Universiteit van Linköping.
Bij eerdere proeven konden transistors van hout alleen het ionentransport regelen. En als de ionen opraken, stopt de transistor met functioneren. De door de onderzoekers van Linköping ontwikkelde transistor kan echter continu functioneren en de elektriciteitsstroom regelen zonder achteruit te gaan.
De onderzoekers gebruikten balsahout om hun transistor te maken, omdat de betrokken technologie een hout zonder korrel vereist met een gelijkmatige structuur. Zij verwijderden de lignine, zodat alleen lange cellulosevezels overbleven met kanalen waar de lignine had gezeten. Deze kanalen werden vervolgens gevuld met een geleidende kunststof, of polymeer, genaamd PEDOT:PSS, waardoor een elektrisch geleidend houtmateriaal ontstond.
De onderzoekers gebruikten dit om de houttransistor te bouwen en konden aantonen dat deze elektrische stroom kan regelen en continu kan functioneren op een geselecteerd uitgangsniveau. Hij kan ook in- en uitschakelen, zij het met een zekere vertraging – uitschakelen duurde ongeveer een seconde; inschakelen ongeveer vijf seconden.
Regeling van elektronische planten
Mogelijke toepassingen zijn onder meer de regeling van elektronische planten, een ander sterk onderzoeksgebied aan de Universiteit van Linköping. Een voordeel van het feit dat het transistorkanaal zo groot is, is dat het potentieel een hogere stroom kan verdragen dan gewone organische transistoren, wat belangrijk zou kunnen zijn voor bepaalde toekomstige toepassingen. Maar Isak Engquist wil iets benadrukken: “We hebben de houttransistor niet gemaakt met een specifieke toepassing in gedachten. We deden het omdat we het konden. Dit is basisonderzoek, dat aantoont dat het mogelijk is, en we hopen dat het verder onderzoek zal inspireren dat in de toekomst tot toepassingen kan leiden.”
Eén vraag blijft staan: wat zou Fred Flintstone (of een van zijn tijdgenoten) hebben gedaan met deze transistors? We vroegen het aan de AI van MidJourney, en dit is het resultaat:
Artikel: Elektrische stroom modulatie in hout elektrochemische transistor; Van Chinh Tran, Gabriella G. Mastantuoni, Marzieh Zabihipour, Lengwan Li, Lars Berglund, Magnus Berggren, Qi Zhou, Isak Engquist; PNAS Volume 120, online gepubliceerd op 24 april 2023. DOI: 10.1073/pnas.2218380120
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
