通过对木材进行改造,将绝缘体变成了树形晶体管

通过对木材进行改造,将绝缘体变成了树形晶体管

这通常是小学时学到的最早的科学事实之一:木材是天然绝缘体。对于那些需要复习的人来说,这仅仅意味着这种材料通常不是很好的电导体。但尽管这些信息可能很基础,但一组研究人员为这一经验法则添加了一个星号:事实证明,一些木材一旦经过调整,就可以导电。更重要的是,它们可以转换成天然晶体管。

根据最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文,瑞典林雪平大学的工程师们成功地改造了轻木,首先从木材中抽取木质素——一种存在于木材和其他植物中的天然粘合剂。去除木质素后,剩下的就是一个管道网络,它负责将水输送到整个轻木中,被称为空腔。剩下的空心轻木可以浸没在含有导电聚合物的液体溶液中。这样就形成了一种可以通过空腔输送含电解质水的材料,以及一种新的天然晶体管。

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在研究轻木之前,该团队曾尝试用桦木和白蜡木等其他样品来制造导电木材。然而,这些替代品在浸入聚合物溶液后,其结构完整性不如其他替代品,也无法正确吸收聚合物。该团队还指出,与其他测试材料不同,轻木在一年四季中都表现出成分的普遍性。

但不要指望在下一代 iPhone 中看到木质晶体管。与现代硅晶体管相比,该团队的木质晶体管更大、更慢。 《新科学家》杂志解释说,如今一个指甲大小的计算机芯片往往包含数十亿个晶体管,每个晶体管每秒可以打开和关闭数十亿次。相比之下,单个轻木晶体管大约有 3 厘米长。除此之外,它需要一秒钟才能关闭,大约需要五秒钟才能重新打开。

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不过,木质晶体管在其他领域也显示出巨大的前景,例如林业和农业监测。木质导体也比现有的替代品更具可持续性,甚至可以用于监测植物对气候变化和其他环境问题的抵抗力。展望未来,研究人员告诉《新科学家》 ,他们希望有一天能够通过使用不同的版本在木材中植入而无需去除木质素,从而培育出内部已经含有导电聚合物的木材样本。

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