科学家创造出世界首个木质晶体管：运行频率约为 1Hz

CTOnews.com 5 月 2 日消息，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，以期打破晶体管的性能极限。

近日，瑞典皇家理工学院和林雪平大学的研究团队合作，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利用电流来控制电流，而且还具有可降解、可持续、低成本等优点。这一创新成果发表在《自然・电子学》杂志上。

研究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。

这种晶体管的工作原理是利用 PEDOT:PSS 层中的空穴（CTOnews.com注：缺少电子的位置）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。

研究团队测试了这种晶体管的性能，发现它可以在 1Hz 左右的频率下工作。虽然这个频率远远低于现代硅晶体管的水平，但对于一个 1 毫米长的通道来说，已经是非常令人印象深刻的结果了。而且，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。

研究团队表示，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，这种晶体管不会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。另外，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。

此外，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。

这项研究展示了木头作为一种新型电子材料的潜力和前景，也为电子器件的材料革命开辟了新的道路。