Tranzistorul de lemn ne-ar putea permite sa incorporam electronice in plante

Timp de citit: 3 minute

Un tranzistor electrochimic din lemn de balsa deschide posibilitatea inglobarii senzorilor si altor dispozitive electronice in plante, care ar putea ajuta agricultura si managementul padurilor.

Un intrerupator electric fabricat din lemn conductiv ar putea deveni un element de baza pentru viitoarele dispozitive electronice incorporate in plante.

Un nou domeniu de cercetare: Plante Electronice

Exista un domeniu de cercetare in curs de dezvoltare numit „Plante Electronice”, in care oamenii de stiinta analizeaza diferite moduri de a trimite semnale in interiorul plantelor sau de a incorpora functionalitati precum senzori in plante, spune Isak Engquist de la Universitatea Linköping din Suedia.

Engquist si colegii sai au dezvoltat echivalentul din lemn al unui tranzistor – o componenta electronica care poate creste curentii electrici sau poate actiona ca un comutator pentru semnale electrice.

Caracteristici de functionare si aplicabilitate

Un singur circuit integrat de dimensiunea unei unghii contine miliarde de tranzistori minuscuri fabricati din materiale semiconductoare precum siliciul. Fiecare tranzistor semiconductor se poate porni si opri de multiple ori pe secunda. In comparatie cu tranzistoarele din siliciu, tranzistoarele din lemn sunt semnificativ mai mari, fiecare cu trei centimetri lungime. De asemenea, au viteze de comutare mult mai lente, care le permit sa se opreasca doar in aproximativ o secunda si sa se porneasca in aproximativ cinci secunde.

Dar tranzistoarele din lemn, s-ar putea dovedi mai durabile si biocompatibile pentru anumite aplicatii electronice in agricultura sau silvicultura, cum ar fi monitorizarea rezistentei plantelor la stresul mediului si schimbarile climatice.

Detaliile studiului

Pentru a crea tranzistorul din lemn, Engquist si colegii sai au folosit un proces chimic cu incalzire pentru a indeparta „lignina” din lemnul de balsa. Lignina este un polimer tipic plantelor vasculare cu o structura tridimensionala, amorfa si complexa. La plante serveste drept „ciment” care confera rezistenta tulpinilor, trunchiurilor si altor structuri ale plantelor.

Apoi au scufundat lemnul intr-o solutie lichida care contine un polimer conductor, permitand polimerului sa se inmoaie in lemn. Acest lucru a facut ca lemnul sa fie conductiv, capabil sa interactioneze cu electrolitii – substante chimice care conduc electricitatea atunci cand sunt dizolvate in apa.

Cercetatorii au demonstrat si masurat operatiunile tranzistorului de lemn in timpul testelor multiple de comutare. Aceasta reprezinta o „posibilitate inginereasca interesanta pentru utilizarea lemnului” ca schela „care poate incorpora materiale electrice in dispozitive”, spune Tian Li de la Universitatea Purdue din Indiana, care nu a fost implicat in studiu.

Echipa a incercat initial mai multe tipuri de lemn, inclusiv mesteacan si frasin. Dar balsa s-a dovedit a avea caracteristicile ideale pentru aceasta abordare, inclusiv pastrarea integritatii sale structurale dupa indepartarea ligninei si absorbtia polimerului conductor.

Ca un plan / studiu de viitor, cercetatorii ar putea creste in cele din urma lemn conductiv cu polimerul deja inauntru, spune Engquist. Aceast studiu ar putea implica folosirea diferitilor polimeri conductori pentru a patrunde in lemn fara a fi nevoie de indepartarea ligninei.

Despre lemnul de balsa

Evaluat in intreaga lume pentru lemnul sau puternic, dar usor, arborele de balsa este originar din padurile tropicale din America de Sud. Peste 95% din lemnul de balsa provine din Ecuador, unde este cultivat in plantatii dese.

Arborii de balsa cresc incredibil de rapid, ajungand la aproape 30 de metri in mai putin de 15 ani, dar rareori traiesc peste 35 de ani. Arborele de balsa este un membru al familiei Malvaceae care contine specii precum bumbac (Gossypium hirsutum), cacao (Theobroma cacao) si bame (Abelmoschus esculentus).

Surse:

https://www.newscientist.com/
https://physicsworld.com/
https://www.kew.org/