At bringe den grønne revolution til elektronik

Forskere undersøger, hvordan man laver elektroniske komponenter fra miljøvenlige, biologisk nedbrydelige materialer for at hjælpe med at løse et voksende folkesundheds- og miljøproblem:Der produceres omkring 50 millioner tons elektronisk affald hvert år.

Mindre end 20% af det e-affald, vi producerer, genanvendes formelt. Meget af resten ender på lossepladser, forurenende jord og grundvand, eller genanvendes uformelt, at udsætte arbejdere for farlige stoffer som kviksølv, bly og cadmium. Forkert håndtering af e-affald fører også til et betydeligt tab af knappe og værdifulde råvarer, som guld, platin og kobolt. Ifølge en FN -rapport, der er 100 gange mere guld i et ton e-affald end i et ton guldmalm.

Mens naturlige biomaterialer er fleksible, billig og biokompatibel, de leder ikke en elektrisk strøm særlig godt. Forskere udforsker kombinationer med andre materialer for at danne levedygtig biokompositelektronik, forklar Ye Zhou fra Kinas Shenzhen -universitet og kolleger i tidsskriftet Videnskab og teknologi af avancerede materialer .

Forskerne forventer, at inddragelse af biokompositmaterialer i design af elektroniske enheder kan føre til store omkostningsbesparelser, åbne døren for nye typer elektronik på grund af de unikke materialeegenskaber, og finde applikationer inden for implanterbar elektronik på grund af deres bionedbrydelighed.

For eksempel, der er stor interesse for at udvikle organiske felteffekttransistorer (FET), som bruger et elektrisk felt til at styre strømmen af ​​elektrisk strøm og kunne bruges i sensorer og fleksible fladskærme.

Flashhukommelsesenheder og biosensorkomponenter fremstillet med biokompositter undersøges også. For eksempel, en FET-biosensor inkorporerede en calmodulin-modificeret nanotrådstransistor. Calmodulin er et surt protein, der kan binde til forskellige molekyler, så biosensoren kunne bruges til påvisning af calciumioner.

Forskere er især ivrige efter at finde biokompositmaterialer, der fungerer godt i RRAM -enheder (resistive random access memory). Disse enheder har ikke-flygtig hukommelse:de kan fortsætte med at gemme data, selv efter at afbryderen er slukket. Biokompositmaterialer bruges til det isolerende lag, der er klemt mellem to ledende lag. Forskere har eksperimenteret med at sprede forskellige typer af nanopartikler og kvanteprikker i naturlige materialer, såsom silke, gelatine og chitosan, at forbedre elektronoverførsel. En RRAM lavet med cetyltrimethylammonium-behandlet DNA indlejret med sølv nanopartikler har også vist fremragende ydeevne.

"Vi tror på, at funktionelle enheder fremstillet med disse fascinerende materialer vil blive lovende kandidater til kommercielle applikationer i den nærmeste fremtid med udviklingen af ​​materialevidenskab og fremskridt inden for enhedsfremstilling og optimeringsteknologi, "konkluderer forskerne.