At lave én af de vigtigste dele i moderne elektronik ud af træ lyder som noget fra en øko-utopisk sciencefiction-film.
Men i et nyt studie har forskere fra Sverige bygget en transistor lavet af balsatræ ved at erstatte dele af træets struktur med et ledende materiale.
\ Hvad er en transistor?
En transistor er, simpelt forklaret, en komponent, der kan styrke, styre og skabe elektriske signaler.
Transistorer er essentielle for stort set al moderne elektronik. De findes i masser af forskellige elektriske apparater overalt omkring os – fra lommeregnere og høreapparater til robotter og rumraketter. Men de er specielt nyttige i informationsteknologien.
I alle telefoner, radioer og tv-apparater sidder der transistorer og forstærker det elektriske signal. I computere er der endnu flere af dem.
En enkelt computerchip kan indeholde flere millioner transistorer, og hver især kontrollerer de et lille elektrisk signal, som computeren skal bruge for at fungere.
Kilde: Niels Bohr Institutet
Selvom tests af træ-transistoren ikke viser, om der kommer til at sidde én i din smartphone i nærmeste fremtid, er træets struktur stadig overraskende godt at lave ledere af.
Eksperimentet indikerer dermed, at træ og andet biomasse kan have nogle spændende og uudnyttede egenskaber, der måske kan bruges industrielt i fremtiden.
»Plante-biomasse kan meget andet end bare at blive til tømmer og papir, og det er studiet et godt eksempel på,« mener Jane Wittrup Agger, lektor i enzymbaseret bioteknologi på Danmarks Tekniske Universitet, der har læst studiet for Videnskab.dk.
Træet bidrager med sin struktur, der holder på en ledende komponent
Træ er fra naturens side ikke en god leder af elektricitet, så forskerne har specialbehandlet balsa-træet, for at kunne lave transistoren ud af det.
De fjerner andre bestanddele i træet, blandt andet en stor del af ligninen, der populært sagt virker som ‘betonen’ i træets cellevæg og dermed bidrager til træets fasthed. Normalt udgør det 25 procent af materialet.
»De fjerner ikke al ligninen, da det ville gøre træet skørt at arbejde med og gå ud over, hvor godt det leder. De efterlader nok til, at det stadig udgør 7 procent af træet,« forklarer Jane Wittrup Agger.
Tilbage står træets fiber-struktur, som forskerne så hælder en ledende polymer i. Polymerer er stoffer opbygget af lange kæder af molekyler.
Polymeren bliver absorberet af træet, og så står man tilbage med en naturlig transistor, lavet med en struktur, der forekommer i naturen, i stedet for én, der skal laves specielt til formålet.
I industriel sammenhæng: En upraktisk moppedreng af en transistor
Selvom træ-transistoren klarer sig overraskende godt i studiets tests – taget i betragtning at den er af træ – er den stadig langt fra så effektfuld som moderne transistorer af grundstoffet silicium – et halvmetal, som de fleste transistorer i dag fremstilles af.
Silicium-transistorer kan der være milliarder af i en mikrochip på størrelse med en negl, og de kan hver tænde og slukke flere milliarder gange i sekundet.
Til sammenligning er balsa-transistoren 3 centimeter lang, kræver 1 sekund for at slukke og 5 for at tænde.
Det er forskerne bag den videnskabelige artikel dog ligefremme om og påpeger, at det ikke er balsa-træets potentiale som industri-komponent, der er i fokus.
»Studiet er ment som et ‘proof of concept’, hvor man demonstrerer, hvordan en elektronisk komponent kan laves af biomasse og bruger træ som et eksempel på en naturligt forekommende, biologisk struktur til at lave et fremtidigt industriprodukt af,« forklarer Jane Wittrup Agger.
Åbner for nye anvendelser af biomasse
Studiet giver altså et godt eksempel på, hvordan man på kreativ vis ikke bare kan bruge biomasse som materiale, men også kan udnytte, hvordan det er struktureret fra naturens side.
»I det her studie er der for eksempel tale om, at man formår at udnytte en struktur, træ, der bogstaveligt talt står lige uden for vinduet,« siger Jane Wittrup Agger.
Med andre ord ser det ud til, at der er oversete muligheder ved at bruge biomasse til at lave komplekse produkter , hvilket kunne være til fordel for den grønne omstilling.
Produktion af silicium-transistorer har for eksempel problemer i forhold til manglende nedbydelighed og udledninger af drivhusgasser.
\ Red Verden med Videnskab.dk
I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.
Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.
- Bør vi sætte alt ind på at begrænse overbefolkning?
- Virker det at købe CO2-aflad?
- Er cirkulær økonomi en løsning?
- Hvordan kan jeg handle anderledes i hverdagen?
- Og har verden overhovedet brug for at blive reddet?
Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?
Du kan få mange gode tips og råd i vores Red Verden-nyhedsbrev og i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.
Så selvom træ-transistoren nok ikke kommer til at erstatte silicium-transistorer, ændrer det ikke på, at den ville byde på mange fordele.
»Vores generelle forståelse af, hvad vi kan bruge plante-biomasse til, er typisk begrænset til at skære det til tømmer eller koge det til en ‘suppe’ for at lave papir,« forklarer Jane Wittrup Agger:
»Der ligger det her studies præcise udnyttelse af visse af træets egenskaber altså i en helt anden boldgade og viser, at plante-biomasse kan meget andet.«
Forskere fra Linköping Universitet og Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm står bag det nye studie, der er udgivet i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
