В технологии следующего поколения, за разработку которой израильские ученые получили награду, используются белки крови, молока и слизистой оболочки
Кремний, полупроводниковый элемент, являющийся основой современной электроники, включая мобильные телефоны и компьютеры. Но, по мнению ученых Тель-Авивского университета (Tel Aviv University – TAU), этот материал перестает устраивать промышленность, стремящуюся производить устройства менее вредные для окружающей среды и более компактные.
Исследователи объединили передовые методы из различных областей науки, чтобы создать белковый транзистор на основе органических материалов, содержащихся в теле человека. Эластичные и биологически разлагаемые транзисторы могут стать основой нового поколения нанотехнологий.
Работая с белками крови, молока и слизи, обладающими способностью к образованию полупроводниковой пленки, ученые уже сделали первый успешный шаг к производству биоразлагаемых дисплеев, и теперь намерены распространить свой метод на создание законченных электронных устройств. Их работа недавно была отмечена серебряной медалью Общества материаловедения в Бостоне, штат Массачусетс.
Создание лучшего транзистора снизу вверх
Одна из трудностей использования кремния в качестве полупроводникового материала заключается в том, что транзистор должен создаваться «сверху вниз». При производстве берется лист кремния, из которого вырезается изделие требуемой формы. Такой метод ограничивает возможности транзисторов с точки зрения их размеров и гибкости.
 |
| Ученые Тель-Авивского университета, разработавшие биоразлагаемый транзистор – Нетта Хендлер (Netta Hendler), Элад Ментович (Elad Mentovich) и Богдан Белгородский (Bogdan Belgorodsky) |
В поисках иного подхода к созданию идеального транзистора исследователи из TAU обратились к биологии и химии. При соединении в различных комбинациях белков крови, молока и слизи с какими-либо базовыми материалами, молекулы самоорганизовывались и формировали нано-размерные полупроводниковые пленки. Например, при использовании белков крови образовывалась пленка толщиной четыре нанометра. В сегодняшней технологии полупроводниковых элементов достигнуты проектные нормы лишь 18 нм.
Вместе все три вида белка образуют полноценную схему со свойствами, присущими электронным и оптическим компонентам, при этом каждый вид дополняет список характеристик чем-нибудь уникальным. Белки крови обладают способностью поглощать кислород, что позволяет «легировать» полупроводники определенными химическими веществами для получения необходимых свойств. Молочные белки, известные своей устойчивостью к воздействию неблагоприятных сред, формируют волокна, которые являются основным строительным материалом новых транзисторов. Белки слизи способны удерживать красный, зеленый и синий флуоресцентные красители, вместе создающие излучение белого света, что необходимо для создания оптических систем.
В целом, природные особенности каждого белка дают исследователям уникальную возможность управлять свойствами органического транзистора, меняя проводимость, память, флуоресценцию и прочие характеристики.
Новая эра технологии
По мнению израильских ученых, сегодня наблюдается переход технологии создания полупроводниковых элементов из кремниевой эры в эру углерода, и новый тип транзисторов в данном случае мог бы сыграть важную роль. Транзисторы, созданные из белков, идеально подходят для небольших, гибких устройств, изготавливаемых из пластмассы, а не из кремния, пластины которого при изгибе ломаются, как стекло. Прорыв в транзисторной технологии мог бы привести к возникновению индустрии гибких устройств, таких как экраны, мобильные телефоны, планшетные ПК, биодатчики и микропроцессоры.
Не менее важно и то, что для создания транзистора исследователи использовали натуральные белки, благодаря чему продукция на основе таких транзисторов будет биоразлагаемой. Эта технология наиболее дружественна окружающей среде, и может решить растущую проблему утилизации ненужной электроники.
