Polsko-čínskému týmu se podařilo získat něco, co dosud fyzikům nebylo zřejmé: tranzistor vyrobený ne z tradičního polovodičového materiálu, ale z kovových nanočástic. Tyto tranzistory mají být odolné vůči ohybu, vodě a jiskrám a jsou nanášeny jako barva.

Tranzistory se běžně používají v běžných zařízeních - nacházejí se například v integrovaných obvodech nebo procesorech. Mohou řídit tok elektrických nábojů - například zesílit signál nebo působit jako spínač. Konstrukce tranzistorů dosud vyžadovala polovodičové materiály - např. Germanium, křemík, nitrid gália, karbid křemíku. Polovodiče mají tzv struktura pásu - jsou v nich vodivá pásma, díky nimž nimi protéká proud tak zjevně, jako například kovy. A proudový tok lze modulovat.

Nyní tým vedený prof. Bartosz Grzybowski (IPC PAS a korejský UNIST) a prof. Yonga Yana (Univerzita Čínské akademie věd) ukázala, jak vyrobit tranzistory z kovových nanočástic - přesněji ze zlatých nanočástic přilepených ligandy s příslušným elektrickým nábojem. Výsledky se objevily v „Nature Electronics“ (https://www.nature.com/articles/s41928-020-00527-z).

"Ukazujeme, že tranzistor a integrovaný obvod můžete vyrobit bez tradičního polovodiče, ale z kovu." A to bylo pro fyziky celkem nezřetelné, “usmívá se Prof. Grzybowski. A dodává, že kovy se mohou chovat jako polovodič, pokud k tomu dojde v nanoměřítku - a ne pomocí tzv. Coulombova blokáda a díky úspěchům v chemoelektronice - relativně nová oblast znalostí.

„I když je materiál kov, ionty, které se kolem něj pohybují, mohou vytvářet lokální elektrická pole a způsobovat efekty podobné těm v polovodičích“ - říká Prof. Bartosz Grzybowski.

Vědec vysvětluje, že toto řešení může otevřít nové možnosti pro aplikace tranzistorů. Tranzistory vyrobené z tradičních polovodičů nebyly odolné vůči ohybu, vlhkosti nebo elektrickým výbojům, musely být aplikovány na povrch ve vakuu a samotné polovodiče musely být krystalizovány při vysokých teplotách (např. V Czochralského procesu).

"A náš tranzistor může být ohnutý a bude v pořádku." Buď je ponořen do vlhké atmosféry, nebo vystaven silným elektrickým výbojům a bude pokračovat v práci, protože vlhkost je pro ni příznivá a jiskry jí neubližují. Rozkládá se opravdu tvrdě “- věří prof. Grzybowski.

Dodává, že zlaté nanočástice, ze kterých je tranzistor vyroben, jsou rozpustné ve vodě a alkoholu. „Jednoho dne jsem to dokonce chtěl nazvat elektronikou vodky“ - směje se výzkumník.

Vysvětluje, že nanášení vrstev je jednoduché: spočívá ve složení směsi s nanočásticemi a nalití na povrch. Rozpouštědlo se odpaří a na povrch přilne tenká vrstva nanočástic. Konstrukce tranzistoru vypadá trochu jako malování barvou. K tomu není potřeba vakuum ani vysoké teploty.

Chemik upozorňuje, že takové řešení pravděpodobně nenahradí tradiční polovodičové procesory v počítačích, ale v některých aplikacích by mohlo být zajímavou alternativou k běžné elektronice. Nové tranzistory lze použít například v aplikacích pod vodou nebo v korozivním prostředí. Vědec navíc říká, že by tyto systémy mohly být použity jako senzory pro určité chemikálie. „Takové nanočástice by v přítomnosti roztoku mohly detekovat toxické látky a převést je na elektrický signál,“ věří.

V dřívější práci v Vědecké zálohy Vědci ukázali, jak vytvořit logické obvody ze stejných nanočástic elektricky nabitého zlata - zkonstruovali například rádio. Nanočástice tam mimo jiné fungovaly jako anténa, prvek, který převádí elektrické signály na zvuk. Nyní šli o krok dále a ukázali, jak vyrobit tranzistory a integrované obvody ze zlatých nanočástic.

Na otázku, zda jsou nanočástice zlata příliš drahý materiál, říká: „Vrstvy, které v tranzistoru potřebujeme, jsou silné mikrony. To znamená, že pár gramů zlata by pravděpodobně stačilo na to, abychom namalovali například celý byt. “

A vysvětluje, že pravděpodobně bude možné konstruovat tranzistory pomocí nanočástic jiných kovů, ale zlaté nanočástice jsou odolné a netoxické. A jeho tým na nich pracuje již více než deset let (loni se ukázal tým profesora Grzybowského Přírodní nanotechnologieže nabité nanočástice zlata - s mírně odlišnou architekturou než u tranzistorů - mohou být užitečné při selektivním boji proti rakovinovým buňkám).

„Ukážeme, jak proměnit zlaté nanočástice, na kterých už roky pracujeme, aby elektronika nebyla založena na polovodičích, ale na kovech, a jak zajistit, aby elektronika byla nepropustná pro různé nepřátelské podněty,“ uzavírá.

PAP - Věda v Polsku, Ludwika Tomala

Zdroj a fotografie: Věda v Polsku


Zcela inteligentní. Pokud se objeví něco nového, musí být předáno a vyzkoušeno. Má ráda řešení, která fungují, a nenávidí zbytečné gadgety. Jeho snem je vybudovat nejlepší inteligentní portál v Polsku (a později na světě a Mars v 2025).

Polská skupina Smart Home od SmartMe

Polská skupina Xiaomi od SmartMe

Propagace SmartMe

Související příspěvky