Νέο τεχνολογικό επίτευγμα: Το πρώτο θερμοδυναμικό τρανζίστορ στον κόσμο δημιούργησαν οι ερευνητές

Η Dan Zhao και ο Simone Fabiano στο Εργαστήριο Οργανικών Ηλεκτρονικών, στο Πανεπιστήμιο Linköping, στη Σουηδία, δημιούργησαν ένα θερμοηλεκτρικό οργανικό τρανζίστορ. Μια άνοδος της θερμοκρασίας ενός μόνο βαθμού είναι αρκετή να προκαλέσει μια ανιχνεύσιμη διαμόρφωση ρεύματος στο τρανζίστορ. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο Nature Communications.

«Είμαστε ο πρώτοι στον κόσμο που παρουσιάζουμε ένα λογικό κύκλωμα, στην περίπτωση αυτή ένα τρανζίστορ, που ελέγχεται από ένα θερμικό σήμα αντί ενός ηλεκτρικού σήματος», δηλώνει ο καθηγητής Xavier Crispin του Εργαστηρίου Οργανικών Ηλεκτρονικών, στο Πανεπιστήμιο Linköping. Το θερμοδυναμικό τρανζίστορ ανοίγει το δρόμο για πολλές νέες εφαρμογές, όπως την ανίχνευση μικρών διαφορών θερμοκρασίας και τη χρήση λειτουργικών ιατρικών επιδέσμων στους οποίους μπορεί να παρακολουθείται η διαδικασία επούλωσης.

Είναι επίσης πιθανό να παραχθούν κυκλώματα που ελέγχονται από τη θερμότητα που είναι παρούσα στο υπέρυθρο φως, για χρήση σε θερμικές κάμερες και σε άλλες εφαρμογές. Η μεγάλη ευαισθησία στη θερμότητα, 100 φορές μεγαλύτερη από τα παραδοσιακά υλικά, σημαίνει ότι ένα απλός σύνδεσμος από θερμοευαίσθητο ηλεκτρολύτη, ο οποίος δρα ως αισθητήρας, για το κύκλωμα του τρανζίστορ είναι επαρκής. Ένας αισθητήρας μπορεί να συνδυαστεί με ένα τρανζίστορ για να δημιουργήσει ένα «έξυπνο pixel».

Dan Zhao και Xavier Cripisn

Ένα σύνολο «έξυπνων pixel» μπορεί τότε να χρησιμοποιηθεί, για παράδειγμα, στη θέση των αισθητήρων που χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή για να ανιχνεύσουν υπέρυθρη ακτινοβολία σε θερμικές κάμερες. Με περισσότερη ανάπτυξη, η νέα τεχνολογία μπορεί ενδεχομένως να επιτρέψει να υπάρξει μια νέα θερμική κάμερα στο κινητό τηλέφωνο με χαμηλό κόστος, καθώς τα υλικά που απαιτούνται ούτε είναι ακριβά, σπάνια ούτε επικίνδυνα. Το θερμοδυναμικό τρανζίστορ επεκτείνει την έρευνα που οδήγησε σε έναν υπερπυκνωτή που παράχθηκε πριν ένα χρόνο, ο οποίος φορτίζεται από τις ακτίνες του ήλιου. Στον πυκνωτή, η θερμότητα μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό, που μπορεί μετά να αποθηκεύεται στον πυκνωτή, μέχρις ότου χρειαστεί.

Οι ερευνητές στο Εργαστήριο Οργανικών Ηλεκτρονικών έψαξαν μεταξύ αγώγιμων πολυμερών και παρήγαγαν ένα υγρό ηλεκτρολύτη με 100 φορές μεγαλύτερη ικανότητα να μετατρέπει μια βαθμίδα θερμοκρασίας σε ηλεκτρικό δυναμικό που χρησιμοποίησαν προηγουμένως οι ηλεκτρολύτες. Ο υγρός ηλεκτρολύτης συνίσταται από ιόντα και μόρια αγώγιμου πολυμερούς. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα είναι μικρά και κινούνται ταχύτατα, ενώ τα αρνητικά φορτισμένα μόρια πολυμερούς είναι μεγάλα και βαριά. Όταν η μια μεριά θερμαίνεται, τα μικρά ιόντα κινούνται ταχύτατα προς την κρύα μεριά και δημιουργείται διαφορά δυναμικού.

«Όταν δείξαμε ότι ο πυκνωτής λειτουργούσε, αρχίσαμε να ψάχνουμε για άλλες εφαρμογές του νέου ηλεκτρολύτη», λέει ο Xavier Crispin. Οι Dan Zhao και Simone Fabiano, μετά από πολλές ώρες στο εργαστήριο, έδειξαν ότι είναι πολύ πιθανό να κατασκευαστούν ηλεκτρονικά κυκλώματα που ελέγχονται από ένα θερμικό σήμα.

Πηγή: Linköping University

Περισσότερα στη δημοσίευση: Ionic thermoelectric gating organic transistors. Nature Communications.

egno

Η ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΕΝΑΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ