Det cellulose-baserte materialet som forskerne bruker i denne brikken, er gjennomsiktig og svært tynt. (Bilde: Yei Hwan Jung/Wisconsin Nano Engineering Device Laboratory)

Halvlederbrikker

Forskere skaper databrikker av trær

Kan redusere et økende forurensningsproblem.

Dagens enorme etterspørsel etter elektronikk er ikke uproblematisk. Produktene har i mange tilfeller blitt så billige at de ofte kastes lenge før de slutter å fungere. Samtidig inneholder mange elektroniske enheter blant annet databrikker basert på materialer som verken er fornybare eller nedbrytbare i naturen. Ofte er materialene dessuten giftige.

Grafén: – Åpner døren for spinnbaserte datamaskiner 

Fra skogen

I et forsøk på å finne en løsning på dette voksende problemet, har forskere ved University of Wisconsin-Madison utviklet en halvledende databrikke som nesten utelukkende består av materiale fra trær. Dette kunngjorde universitetet denne uken.

– Det aller meste av en brikke er støttemateriale. Vi bruker mindre enn et par mikrometer til alt annet, sier professor Zhenqiang Ma, som har ledet forskningsarbeidet.

Nanorør: Laget helt ny type datamaskin 

Fibriller

Det forskerne har gjort, er å erstatte substratet til en databrikke – støttelaget – med nanofibriller lagd av cellulose, den vanligste organiske forbindelsen på jorden. Den vanligste kilden til cellulose er plantemateriale.

– Med dette er brikkene så trygge at du kan legge dem fra deg i skogen og de vil bli nedbrutt av sopp. De blir like trygge som gjødsel, hevder Ma.

Ifølge forskerne er det særlig to utfordringer ved å bruke trebaserte materialer som substrat i databrikker. Den ene er at fuktighetsendringer i luften kan føre til at materialet krymper eller utvider seg. Den andre er knyttet til ønsket om å ha en glatt overflate.

Begge deler har forskerne løst ved å ta i bruk et epoxy-belegg på overflaten av cellulose-nanofibrillene (CNF), som dessuten er bøybare.

Les også: NTNU-gjennombrudd for nanotråder på grafen 

Gallium-arsenikk

Forskerne har spesielt studert mulighetene for å bruke nanofibrillene i forbindelsen med trådløs elektronikk, hvor mikrobølge-brikker ofte er basert på gallium-arsenikk, et materiale som kan være giftig for omgivelsene.

– Jeg har lagd 1500 gallium-arsenid-transistorer i en 5 ganger 6 millimeter brikke. Typisk for en mikrobølgebrikke på den størrelsen, er at det bare er 8 til 40 transistorer. Resten av arealet er bortkastet, forteller elektro- og datateknikkstudenten Yei Hwan Jung, som er medforfatter av den vitenskapelige artikkelen.

– Vi tar designen vår og legger den på CNF ved å bruke deterministisk montasjeteknikk. Da kan vi ta den i bruk overalt hvor vi ønsker og lage en fullstendig funksjonell krets med ytelse som er sammenlignbar med eksisterende brikker, sier Yung.

Mikrokontrollere: Du har trolig hundrevis av disse uten å vite om det 

Framtiden

Ma sier i pressemeldingen at det kan ta tid før halvlederbransjen eventuelt tilpasser seg til den nye teknologien. Han mener at hovedårsaken til dette er at masseproduksjon av dagens halvlederbrikker er så billig.

– Men fleksibel elektronikk er framtiden, og vi mener vi kommer til å ligge godt i forkant av den utviklingen, sier han.

Les også: Lys gir håp om billig bredbånd 

Til toppen