دستاورد بزرگ؛ این نخستین «ترانزیستور چوبی» دنیا است!

پژوهشگران صنعت تراشه همواره در تلاشند پردازنده‌ها و ترانزیستورها را با موادی غیر از سیلیکون بسازند، اما تاکنون هیچ ماده‌ی اولیه‌ای به خوبی سیلیکون ظاهر نشده است. به گزارش تامز هاردور، گروهی از پژوهشگران در سوئد موفق شده‌اند اولین ترانزیستور چوبی را تولید کنند.

ترانزیستورها واحدهایی بسیار کوچک‌اند که به تعداد فراوان (تا ده‌ها میلیارد) روی تراشه قرار می‌گیرند.

اعضای دانشگاه لینشوپینگ در شهر نورشوپینگ و مؤسسه‌ی فناوری سلطنتی در استکهلم مقاله‌ی علمی جدیدی با محوریت ترانزیستور چوبی منتشر کرده‌اند که در روزهای اخیر توسط کارشناسان موردبحث قرار گرفته است. دانشمندان سوئد در مقاله‌ی خود به نحوه‌ی ساخت، توانایی‌ها و پتانسیل WECT (ترانزیستور الکتروشیمیایی چوبی) اشاره کرده‌اند.

پیشرفته‌ترین تراشه‌های امروزی بر پایه‌ی لیتوگرافی‌هایی که در واحد نانومتر بیان می‌شوند، به مرحله‌ی تولید می‌رسند. منظور از لیتوگرافی، ابعاد ترانزیستور است. هرچه عدد لیتوگرافی کوچک‌تر باشد، تراشه قوی‌تر و کم‌مصرف‌تر است. در حال حاضر سامسونگ و TSMC پیشرفته‌ترین تراشه‌های کلاس مصرف‌کننده را با لیتوگرافی سه نانومتری وارد خط تولید می‌کنند.

پردازنده‌های امروزی به‌لطف بهره‌مندی از ترانزیستور سیلیکونی و لیتوگرافی پیشرفته، به فرکانس چند گیگاهرتز دست پیدا می‌کنند؛ بااین‌حال ترانزیستور چوبی WECT که توسط دانشمندان سوئدی خلق شده، مبتنی‌بر لیتوگرافی سه سانتی‌متری است و فرکانس ناپایدارش به زیر یک هرتز می‌رسد.

تمامی دستگاه‌های الکترونیکی امروزی به بالاترین فرکانس و کوچک‌ترین ترانزیستور نیاز ندارند و صرفِ تولید WECT دستاورد مهمی محسوب می‌شود. مسئول اصلی پروژه می‌گوید آنچه که او و اعضای تیمش تولید کرده‌اند مبتنی‌بر «قاعده‌ای بی‌سابقه» است: «بله، ترانزیستور چوبی کند و بزرگ است، اما کار می‌کند و پتانسیل عظیمی برای توسعه دارد.»

برای پاسخ به این سؤال، لازم است در ابتدا نگاهی به ترانزیستورهای عادی بیندازیم. ترانزیستور اثر میدان (FET) بلوک ساختاری بسیار مهمی در قطعات الکترونیکی مدرن است و به‌طور معمول از قطعات نیمه‌هادی نظیر سیلیکون یا ژرمانیم ساخته می‌شود.

ماهیت طبیعی عناصری مثل سیلیکون و ژرمانیم به ترانزیستور امکان می‌دهد به هنگام اعمال ولتاژ یا جریان به پایانه‌ها، در نقش امپلی‌فایر یا سوئیچ ظاهر شود. از زمان تولید نخستین ترانزیستورهای اثر میدان در اواسط قرن بیستم، تحقیق‌و‌توسعه‌ در این زمینه ادامه پیدا کرده است تا بتوان ترانزیستورها را کوچک‌تر و سریع‌تر کرد.

دانشمندان برای تولید WECT به چوب رسانا نیاز داشتند. به‌منظور رسانا کردن چوب، باید لیگنین را ازطریق فرآیندی شیمیایی از چوب حذف کرد. در ادامه کانال‌هایی که قبلاً میزبان لیگنین بودن توسط یک پلیمر رسانای مخلوط الکترون-یون پر می‌شوند.

دانشمندان سوئدی برای ساخت ترانزیستور مدنظرشان سراغ استفاده از پلیمر رسانای PEDOT:PSS و چوب بالسا رفتند چون ساختار کانال‌های داخلی این چوب، بسیار مطلوب است. آن‌ها برای ساخت WECT از سه قطعه چوب رسانا استفاده کردند.