Bionedbrydelige transistorer - fremstillet af os

Silicium, et halvledende element, er grundlaget for den mest moderne teknologi, herunder mobiltelefoner og computere. Men ifølge forskere fra Tel Aviv University, dette materiale er hurtigt ved at blive forældet i en industri, der producerer stadig mindre produkter, der er mindre skadelige for miljøet.

Nu, et hold inklusive ph.d. studerende Elad Mentovich og Netta Hendler fra TAU's Institut for Kemi og Center for Nanovidenskab og Nanoteknologi, med vejleder Dr. Shachar Richter og i samarbejde med prof. Michael Gozin og hans ph.d. studerende Bogdan Belgorodsky, har samlet banebrydende teknikker fra flere videnskabsområder for at skabe proteinbaserede transistorer - halvledere, der bruges til at drive elektroniske enheder - fra organiske materialer, der findes i den menneskelige krop. De kan blive grundlaget for en ny generation af teknologier i nanostørrelse, der er både fleksible og biologisk nedbrydelige.

Arbejde med blod, mælk, og slimproteiner, som har evnen til selv at samle sig til en halvledende film, det er allerede lykkedes forskerne at tage det første skridt mod bionedbrydelige skærme, og de sigter mod at bruge denne metode til at udvikle hele elektroniske enheder. Deres forskning, som er optrådt i tidsskrifterne Nano bogstaver og Avancerede materialer , modtog for nylig en sølvpris ved Materials Research Society Graduate Student Awards i Boston, MA.

Bygger den bedste transistor nedefra og op

En af udfordringerne ved at bruge silicium som halvleder er, at en transistor skal skabes med en "top down" tilgang. Producenter starter med et ark silicium og skærer det i den form, der er nødvendigt, som at hugge en skulptur ud af en klippe. Denne metode begrænser transistorernes muligheder, når det kommer til faktorer som størrelse og fleksibilitet.

TAU -forskerne vendte sig til biologi og kemi for en anden tilgang til opbygningen af ​​den ideelle transistor. Når de æblede forskellige kombinationer af blod, mælk, og slimproteiner til ethvert basismateriale, molekylerne selvsamlede for at skabe en halvledende film i nanoskala. I tilfælde af blodprotein, for eksempel, filmen er cirka fire nanometer høj. Den nuværende teknologi, der bruges nu, er 18 nanometer, siger Mentovich.

Sammen, de tre forskellige slags proteiner skaber et komplet kredsløb med elektroniske og optiske muligheder, hver bringer noget unikt til bordet. Blodprotein har evnen til at absorbere ilt, Mentovich siger, som tillader "doping" af halvledere med specifikke kemikalier for at skabe specifikke teknologiske egenskaber. Mælkeproteiner, kendt for deres styrke i vanskelige miljøer, danner fibrene, der er byggestenene i transistorer, mens slimhindeproteinerne har evnen til at holde rødt, grøn og, blå fluorescerende farvestoffer adskilles, sammen skaber den hvide lysemission, der er nødvendig for avanceret optik.

Samlet set, de naturlige evner af hvert protein giver forskerne "unik kontrol" over den resulterende organiske transistor, tillader justeringer for ledningsevne, hukommelseslagring, og fluorescens blandt andre karakteristika.

En ny æra af teknologi

Teknologien skifter nu fra en silicium-æra til en kulstof-æra, bemærker Mentovich, og denne nye type transistor kunne spille en stor rolle. Transistorer bygget af disse proteiner vil være ideelle til mindre, fleksible enheder, der er lavet af plast i stedet for silicium, som findes i waferform, der ville splintre som glas, hvis de bøjes. Gennembruddet kan føre til en ny række fleksible teknologier, såsom skærme, mobiltelefoner og tablets, biosensorer, og mikroprocessorchips.

Lige så betydningsfuldt, fordi forskerne bruger naturlige proteiner til at bygge deres transistor, de produkter, de skaber, vil være biologisk nedbrydelige. Det er en langt mere miljøvenlig teknologi, der løser det voksende problem med elektronisk affald, som overfylder lossepladser verden over.