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
