分野を広げることについて: スウェーデンの研究者は、世界初だと主張する木製トランジスタを開発した。
最近の論文[PDF]の中で、スウェーデンのリンショーピング大学とスウェーデン王立工科大学(KTH)の研究者らは、バルサ材3枚から「T」字型のゲートトランジスタを製作することに成功したと述べている。
T の上部はトランジスタ チャネルとして機能し、一方の端にソース、もう一方の端にドレインがあり、T の垂直部分では、間に隙間がある 2 つのバルサ材を使用してトランジスタのゲート ピースを形成しました。
ポリマー含浸バルサ材で作られた概念実証用トランジスタ。出典：Thor Balkhed。- クリックして拡大
ホビーショップに行って、バルサ材のトランジスタを自分で作れると思うかもしれませんが、普通のバルサ材を導電性の木材に変えるには、スウェーデンの科学者たちはまずそれを熱にさらし、化学薬品を使って樹木構造のリグニンの大部分を抽出し、導電性ポリマーに浸す準備のできた多孔質のセルロースブロックを残す必要があったことを覚えておいてください。
研究者たちは、リグニンを除去すると、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホン酸塩、またはPEDOT:PSSとして知られる水溶性導電性ポリマーが、水と似た挙動を示し、バルサ材の空洞を芯まで簡単に埋めることができるため、この作業に最適な選択肢であることを発見した。
ポリマーを充填して組み立てると、スウェーデンの研究チームは最大 69 Sm -1の伝導率を達成し、このデバイスがダブルゲート有機電気化学トランジスタおよび機能的なオン/オフスイッチとして有効であることも証明することができました。
リンシェーピング大学によると、従来の木製トランジスタはイオン輸送を制御することしかできず、イオンがなくなると機能しなくなっていました。しかし、この設計ではそれが当てはまらず、劣化することなく動作し続けることができます。
スーパーコンピュータの進化はまだ終わらない
現代のトランジスタがいかに小型で高速であるかは、誰もが知っています。サイズは1桁ナノメートル単位、速度はギガヘルツに達します。スウェーデンで開発された木材電気化学トランジスタ（WECT）に最も近い有機電気化学トランジスタは、シリコントランジスタほど小型ではありませんが、それでもミリメートル単位のサイズとキロヘルツ単位のスイッチング速度を実現しています。
また、これが半導体業界に革命をもたらすと思われないように言っておくと、この導電性バルサ材のトランジスタは小さくも速くもありません。直径はたった3センチで、スイッチング速度は1ヘルツにも満たないのです。あまりにも遅いため、1秒以内に電源をオフにすることもできず、オンにするには丸々5秒もかかります。スーパーコンピューティングどころか、一般のコンピューター並みの速度ですらありません。
それでも研究者らは論文の中で、この結果は「外部電圧を加えることで電気活性木材の電気伝導率を調整できることを証明している」と述べている。
「WECTは従来の電子回路には適していないが、電気変色ディスプレイからセンサー入力に反応する単純な論理回路に至るまで、木材を統合したアプリケーションにとって興味深い候補となるだろう」と研究者らは述べている。
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研究チームは、この概念的なデバイスがバイオエレクトロニクスや植物エレクトロニクスに利用できると考えており、より小型で導電性が高く、より高速なデバイスの開発への足がかりとなることを期待している。
リンショーピングの有機エレクトロニクス研究所の上級准教授で、この論文の著者でもあるイサク・エングクイスト氏は、この木製トランジスタは特定の用途を念頭に置いて作られたものではなく、むしろそれが実現可能であることを証明する試みだったと語った。
「私たちは前例のない原理を考案しました。確かに木材トランジスタは遅くてかさばりますが、実際に動作し、大きな発展の可能性を秘めています」とエングイスト氏は述べた。「これは基礎研究であり、実現可能であることを示しています。これが将来の応用につながるさらなる研究のきっかけとなることを願っています。」®
