Silicium, een halfgeleidend element, is de basis van de meeste moderne technologie, inclusief mobiele telefoons en computers. Maar volgens onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv, dit materiaal raakt snel achterhaald in een industrie die steeds kleinere producten produceert die minder schadelijk zijn voor het milieu.

Nutsvoorzieningen, een team met inbegrip van Ph.D. studenten Elad Mentovich en Netta Hendler van TAU's Department of Chemistry en The Centre for Nanoscience and Nanotechnology, met promotor Dr. Shachar Richter en in samenwerking met Prof. Michael Gozin en zijn Ph.D. student Bogdan Belgorodsky, heeft geavanceerde technieken uit meerdere wetenschapsgebieden samengebracht om op eiwitten gebaseerde transistors te creëren - halfgeleiders die worden gebruikt om elektronische apparaten van stroom te voorzien - van organische materialen die in het menselijk lichaam worden aangetroffen. Ze zouden de basis kunnen worden van een nieuwe generatie nanotechnologieën die zowel flexibel als biologisch afbreekbaar zijn.

Werken met bloed, melk, en slijmeiwitten die het vermogen hebben om zichzelf te assembleren tot een halfgeleidende film, de onderzoekers zijn er al in geslaagd de eerste stap te zetten naar biologisch afbreekbare beeldschermen, en ze willen deze methode gebruiken om hele elektronische apparaten te ontwikkelen. Hun onderzoek, die in de tijdschriften is verschenen Nano-letters en Geavanceerde materialen , ontving onlangs een zilveren prijs bij de Materials Research Society Graduate Student Awards in Boston, MA.

De beste transistor van onderaf bouwen

Een van de uitdagingen bij het gebruik van silicium als halfgeleider is dat een transistor moet worden gemaakt met een "top-down"-benadering. Fabrikanten beginnen met een vel silicium en snijden het in de vorm die nodig is, alsof je een beeldhouwwerk uit een rots snijdt. Deze methode beperkt de mogelijkheden van transistors als het gaat om factoren zoals grootte en flexibiliteit.

De TAU-onderzoekers wendden zich tot biologie en scheikunde voor een andere benadering van het bouwen van de ideale transistor. Toen ze verschillende combinaties van bloed appelleerden, melk, en slijmeiwitten aan elk basismateriaal, de moleculen zelf-geassembleerd om een ​​halfgeleidende film op nanoschaal te creëren. In het geval van bloedeiwitten, bijvoorbeeld, de film is ongeveer vier nanometer hoog. De huidige technologie die nu in gebruik is, is 18 nanometer, zegt Mentovitsj.

Samen, de drie verschillende soorten eiwitten creëren een compleet circuit met elektronische en optische mogelijkheden, elk brengt iets unieks op tafel. Bloedeiwit heeft het vermogen om zuurstof op te nemen, Mentovich zegt, die het "dopen" van halfgeleiders met specifieke chemicaliën mogelijk maakt om specifieke technologische eigenschappen te creëren. Melk eiwitten, bekend om hun kracht in moeilijke omgevingen, vormen de vezels die de bouwstenen zijn van de transistors, terwijl de mucosale eiwitten het vermogen hebben om rood te blijven, groen en, blauwe fluorescerende kleurstoffen scheiden, samen creëren ze de witte lichtemissie die nodig is voor geavanceerde optica.

Algemeen, de natuurlijke vermogens van elk eiwit geven de onderzoekers "unieke controle" over de resulterende organische transistor, waardoor aanpassingen voor geleidbaarheid, geheugenopslag, en fluorescentie onder andere kenmerken.

Een nieuw tijdperk van technologie

Technologie verschuift nu van een siliciumtijdperk naar een koolstoftijdperk, merkt Mentovich op, en dit nieuwe type transistor zou een grote rol kunnen spelen. Transistoren die uit deze eiwitten zijn opgebouwd, zijn ideaal voor kleinere, flexibele apparaten die zijn gemaakt van plastic in plaats van silicium, die bestaat in wafelvorm die zou versplinteren als glas als het gebogen zou worden. De doorbraak zou kunnen leiden tot een nieuwe reeks flexibele technologieën, zoals schermen, mobiele telefoons en tablets, biosensoren, en microprocessorchips.

Net zo belangrijk, omdat de onderzoekers natuurlijke eiwitten gebruiken om hun transistor te bouwen, de producten die ze maken zullen biologisch afbreekbaar zijn. Het is een veel milieuvriendelijkere technologie die het groeiende probleem van elektronisch afval aanpakt, die wereldwijd stortplaatsen overstroomt.