全球首创！木质晶体管横空出世硅基计算霸主地位受威胁

时间：2023-05-08 17:41:14 来源: 腾赚网

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财联社5月8日讯（编辑黄君芝）众所周知，电子器件的核心部件是晶体管，它可以控制电流的开关和大小，从而实现各种计算和信号处理功能。目前，晶体管的主要材料是硅，因为它具有良好的半导体特性，可以在微观尺度上制造出高性能的晶体管。

然而，随着电子技术的发展，硅晶体管也面临着一些挑战，比如制造成本、能耗、环境影响等。因此，科学家们一直在寻找新的替代材料，希望能打破晶体管的性能极限。

近期，瑞典皇家理工学院和林雪平大学的研究团队在这方面取得了进展，首次成功地使用导电木头制造出了晶体管。这种晶体管不仅可以控制电流，而且还具有可降解、可持续、低成本等优点。最新研究成果已经发表在了《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

瑞典林雪平大学有机电子实验室的高级副教授Isak Engquist说，“我们提出了一个前所未有的原则。是的，木质晶体管是缓慢而笨重的，但它确实有效，并且具有巨大的发展潜力。”

研究人员指出，在之前的试验中，由木头制成的晶体管只能调节离子传输。当离子耗尽时，晶体管停止工作。然而，此次最新开发的晶体管可以连续工作并调节电流，而且还不会失效。

具体而言，该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。

他们解释称，这种晶体管的工作原理是利用PEDOT:PSS层中的空穴来传导电流。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。此外，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。

研究人员还称，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，尽管这种晶体管不会完全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。

此外，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。

最后，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。

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