Poľsko-čínskemu tímu sa podarilo získať niečo, čo doteraz fyzikom nebolo zrejmé: tranzistor vyrobený nie z tradičného polovodičového materiálu, ale z kovových nanočastíc. Takéto tranzistory majú byť odolné voči ohybu, vode a iskrám a sú nanášané ako farba.

Tranzistory sa bežne používajú v bežných zariadeniach - nachádzajú sa napríklad v integrovaných obvodoch alebo procesoroch. Môžu riadiť tok elektrických nábojov - napríklad zosilňujú signál alebo fungujú ako vypínač. Doteraz si konštrukcia tranzistorov vyžadovala polovodičové materiály - napríklad germánium, kremík, nitrid gália, karbid kremíka. Polovodiče majú tzv štruktúra pásma - sú v nich vodivé pásma, vďaka ktorým nimi netečie prúd tak zjavne ako napríklad cez kovy. A prúdový tok je možné modulovať.

Teraz tím pod vedením prof. Bartosz Grzybowski (IPC PAS a kórejský UNIST) a prof. Yonga Yana (Univerzita Čínskej akadémie vied) ukázala, ako vyrobiť tranzistory z kovových nanočastíc - presnejšie zo zlatých nanočastíc prilepených na ligandy s príslušným elektrickým nábojom. Výsledky sa objavili v „Nature Electronics“ (https://www.nature.com/articles/s41928-020-00527-z).

"Ukazujeme, že tranzistor a integrovaný obvod môžete pripraviť nie pomocou tradičného polovodiča, ale pomocou kovu." A toto bolo pre fyzikov celkom nenápadné, “usmieva sa prof. Grzybowski. A dodáva, že kovy sa môžu správať ako polovodič, pokiaľ sa to stane v nanomere - a nie pomocou tzv. Coulombova blokáda a vďaka úspechom v chemoelektronike - relatívne nová oblasť znalostí.

„Aj keď je materiálom kov, ióny, ktoré sa okolo neho pohybujú, môžu vytvárať lokálne elektrické polia a spôsobiť podobné účinky ako v polovodičoch“ - hovorí Prof. Bartosz Grzybowski.

Vedec vysvetľuje, že toto riešenie môže otvoriť nové možnosti pre tranzistorové aplikácie. Tranzistory vyrobené z tradičných polovodičov neboli odolné voči ohybu, vlhkosti alebo elektrickým výbojom, museli sa nanášať na povrch vo vákuu a samotné polovodiče sa museli kryštalizovať pri vysokých teplotách (napr. Pri Czochralskom procese).

"A náš tranzistor sa dá ohnúť a bude v poriadku." Buď ponorený do vlhkej atmosféry, alebo vystavený silným elektrickým výbojom, a bude pokračovať v práci, pretože je pre ňu priaznivá vlhkosť a iskry jej neubližujú. Rozpadá sa naozaj ťažko “- verí prof. Grzybowski.

Dodáva, že zlaté nanočastice, z ktorých je tranzistor vyrobený, sú rozpustné vo vode a alkohole. „Raz som to chcel dokonca nazvať elektronikou vodky,“ smeje sa vedec.

Vysvetľuje, že nanášanie vrstiev je jednoduché: spočíva v tom, že sa vezme zmes s nanočasticami a vyleje sa na povrch. Rozpúšťadlo sa odparí a na povrch priľne tenká vrstva nanočastíc. Konštrukcia tranzistora vyzerá trochu ako maľovanie farbou. Nie je na to potrebné žiadne vákuum ani vysoké teploty.

Chemik upozorňuje, že takéto riešenie pravdepodobne nenahradí tradičné polovodičové procesory v počítačoch, ale v niektorých aplikáciách by mohlo ísť o zaujímavú alternatívu k bežnej elektronike. Nové tranzistory by sa mohli použiť napríklad v aplikáciách pod vodou alebo v korozívnom prostredí. Vedec navyše tvrdí, že tieto systémy by sa dali pravdepodobne použiť ako senzory určitých chemikálií. „Takéto nanočastice by v prítomnosti roztoku mohli detekovať toxické látky a premeniť ich na elektrický signál,“ domnieva sa.

V skoršej práci v Vedecké pokroky Vedci ukázali, ako vytvoriť logické obvody z rovnakých nanočastíc zlata nabitých zlatom - skonštruovali napríklad rádio. Pracovali tam okrem iných aj nanočastice ako anténa, prvok, ktorý premieňa elektrické signály na zvuk. Teraz zašli o krok ďalej a ukázali, ako vyrobiť tranzistory a integrované obvody zo zlatých nanočastíc.

Na otázku, či sú zlaté nanočastice príliš drahý materiál, odpovedá: „Vrstvy, ktoré v tranzistore potrebujeme, sú hrubé mikróny. To znamená, že pár gramov zlata by nám pravdepodobne stačilo na vymaľovanie napríklad celého bytu. ““

A vysvetľuje, že pravdepodobne bude možné zostrojiť tranzistory pomocou nanočastíc iných kovov, ale zlaté nanočastice sú odolné a netoxické. A jeho tím na nich pracuje už viac ako desať rokov (minulý rok sa ukázal tím profesora Grzybowského Prírodná nanotechnológiaže nabité nanočastice zlata - s mierne odlišnou architektúrou ako majú tranzistory - môžu byť užitočné pri selektívnom boji proti rakovinovým bunkám).

„Ukazujeme, ako obrátiť zlaté nanočastice, na ktorých sa už roky pracujeme, aby bola elektronika založená nie na polovodičoch, ale na kovoch, a aby bola elektronika nepriepustná pre rôzne nepriateľské podnety“ - zhŕňa.

PAP - Veda v Poľsku, Ludwika Tomala

Zdroj a fotografie: Veda v Poľsku


Úplne šialený o inteligentný. Ak sa objaví niečo nové, musí sa odovzdať a otestovať. Má rád riešenia, ktoré fungujú a nedokážu vydržať zbytočné pomôcky. Jeho snom je vybudovať najlepší inteligentný portál v Poľsku (a neskôr na svete a Mars v 2025).

Poľská skupina Smart Home od SmartMe

Poľská skupina Xiaomi od SmartMe

Propagácie SmartMe

Súvisiace príspevky