Transistor de madera fabricado en madera de balsa
Van Chin Tran
Un interruptor eléctrico hecho de madera conductora podría convertirse en un bloque de construcción para futuros dispositivos electrónicos integrados en árboles vivos y otras plantas.
“Hay un área de investigación emergente llamada plantas biónicas, donde los científicos están buscando diferentes formas de enviar señales dentro de las plantas o integrar funciones como sensores en plantas, incluso en plantas vivas”, dice Isak Engquist de la Universidad de Linköping en Suecia.
Engquist y sus colegas desarrollaron el equivalente de madera de un transistor, un componente electrónico que puede aumentar las corrientes eléctricas o actuar como un interruptor para señales eléctricas. Un solo chip de computadora, del tamaño de una uña, contiene miles de millones de pequeños transistores Fabricado con materiales semiconductores como la silicona. Cada transistor semiconductor se puede encender y apagar miles de millones de veces por segundo. En comparación con los transistores de silicio, los transistores de madera son notablemente más grandes, cada uno mide 3 cm de longitud. También tienen velocidades de conmutación mucho más lentas que solo les permiten apagarse en aproximadamente 1 segundo y encenderse en aproximadamente 5 segundos.
Pero los transistores de madera podrían resultar más sostenibles y biocompatibles para ciertas aplicaciones electrónicas en la agricultura o la silvicultura, como el control de la resistencia de las plantas al estrés ambiental y al cambio climático.
Para crear el transistor de madera, Engquist y sus colegas utilizaron un proceso de calentamiento y un proceso químico para eliminar la lignina, un aglutinante orgánico dentro de la madera y las plantas, de piezas de madera de balsa. Este proceso liberó espacio dentro y entre la red de tubos naturales, llamados lumina, que transportan agua dentro de la madera.
Luego sumergieron la madera dentro de una solución líquida que contenía un polímero conductor, lo que permitió que el polímero penetrara en la madera y cubriera la lumina. Esto condujo a la creación de madera conductora capaz de interactuar con electrolitos, sustancias químicas que conducen la electricidad cuando se disuelven en agua, como base para construir un transistor de madera.
Los investigadores demostraron y midieron las operaciones del transistor de madera durante múltiples pruebas de conmutación. Esto representa “una emocionante posibilidad de ingeniería de usar madera” como un andamio que “puede integrar materiales eléctricos en dispositivos”, dice Tian Li de la Universidad de Purdue en Indiana, quien no participó en el estudio.
Inicialmente, el equipo experimentó con varios tipos de madera, incluidos el abedul y el fresno. Pero se demostró que la balsa tiene las características ideales para este enfoque, incluida la preservación de su integridad estructural después de la eliminación de la lignina, la absorción problemática del polímero conductor y ninguna diferencia estacional significativa entre la madera de verano y la de invierno.
Engquist dice que los investigadores finalmente pueden cultivar madera conductora con el polímero ya dentro. Esto puede implicar el uso de diferentes polímeros conductores para penetrar en la madera sin tener que eliminar primero la lignina.
“Parece probable que cada pieza de madera, o cada planta, tenga solo unos pocos transistores electroquímicos de madera, y que estos estarán en la escala milimétrica”, dice Engquist.
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