علماء يبتكرون أول ترانسستور كهربائي من الخشب

جفرا نيوز - من الواضح أن الباحثين بجامعة لينشوبينج والمعهد الملكي للتكنولوجيا KTH في السويد يولون الكثير من الاهتمام لقوائم الأشياء التي تصنع من الخشب، لذلك تقدموا وصنعوا أول ترانزستور كهربائي خشبي في العالم؛ إذ أضاف الفريق الذي يقف وراء الابتكار مكونًا خاصًا للتغلب على مشكلة الخشب برمتها التي تكون رديئة جدًا لإجراء التيار الكهربائي.

ومن أجل المزيد من التوضيح، قال المهندس الكهربائي إيزاك إنجكويست من الجامعة «نعم، إن ترانزستور الخشب بطيء وضخم، لكنه يعمل بالفعل وله إمكانات تطوير هائلة. كما يعتبر هذا الترانزستور المتواضع مكونًا أساسيًا في أي قطعة تقنية إلكترونية تقريبًا. تعمل بمثابة بوابة صغيرة تتحكم بتدفق 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 بحمل التيار فقط عندما يكون لديها ما يكفي من الشحنة»، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص، نقلا عن بحث نشرته مجلة PNAS. فعندما 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. والخشب ليس شبه موصل في الواقع، لأن اللبنات الأساسية الكربوهيدراتية للألياف النباتية عنيدة تمامًا عندما يتعلق الأمر بدفع الإلكترونات الى الطريق. حيث تتمثل إحدى طرق التغلب على هذه المشكلة في تحويل الخشب إلى قطعة من الفحم تاركا طريقًا سريعًا كربونيًا نقيًا نسبيًا لسقوط شحنة كهربائية.

وباستخدام 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)؛ فوجد ان الخشب يعمل بشكل أكبر كمسكن للمواد الموصلة، مثل حزمة الأسلاك الفوضوية.

جدير بالذكر، ان الفكرة ليست جديدة؛ إذ سبق للباحثين استكشاف فكرة استخدام المواد النباتية كحاوية مسامية للمواد الكهروكيميائية والمواد الموصلة. فقد اعتمد انجيكويست على هذه التجربة من خلال محاولة تحسين إزالة اللجنين لإنشاء قناة أكثر كفاءة للبوليمر للعمل داخلها قبل تحليل الخصائص الموصلة لوحدة البلسا بوليمر. ومن خلال تكديس وحدات بسماكة ملليمترات تعمل كأقطاب كهربائية وقنوات، وجد الفريق أنه يمكنه إنشاء ترانزستور خام نوعًا ما.

ومع عدم وجود جهد كهربائي، يمكن اعتبار الهيكل بأكمله مفتوحًا حيث تم ضبط المفتاح على وضع «التشغيل» فضخ 6 فولتات وملأ القناة بالإلكترونات مع امكانية الضغط ببطء على القناة وغلق المفتاح لوضع «إيقاف التشغيل».

وفي هذا الاطار، يستغرق إيقاف تشغيل الجهاز الخشبي حوالى ثانية واحدة بينما تستغرق إعادته إلى وضع التشغيل حوالى 5 ثوانٍ.

ويبين إنجكويست «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 الحصول عليها بسهولة بأجهزة الاستشعار عن بُعد... هذه مجرد أشياء قليلة يمكن أن يكون الخشب مفيدًا فيها».