Weltweit erster Transistors aus Holz

Ob Toiletten auf Holzbasis, Akustikplatten aus kunststoffreiem Hartschaum oder Wasserfilter aus Holzzellulose: Insbesondere die skandinavischen Länder haben ihre Wälder bereits seit längerem als Ressourcenquelle erkannt. Forscher der Universität Linköping stellen nun zusammen mit Kollegen vom KTH Royal Institute of Technology den weltweit ersten elektrischen Transistor aus Holz vor.

Elektronische Steuerung mit Balsaholz

Transistoren regeln den Stromfluss in elektronischen Produkten und sind daher die Grundlage moderner Elektro-Geräte. Sie wurden vor rund 100 Jahren erfunden und werden heute im Nanomaßstab aus Halbleitermaterialien hergestellt. Der nächste Innovationssprung wird in der Verwendung nachwachsender Ressourcen erwartet. Schwedischen Forscher um Isak Engquist sind diesem Ziel nun einen Schritt näher gekommen.

„Wir haben ein beispielloses Prinzip entwickelt. Ja, der Holztransistor ist langsam und sperrig, aber er funktioniert und hat ein enormes Entwicklungspotenzial“, sagt Isak Engquist (Professor am Labor für organische Elektronik der Universität Linköping).

In früheren Versuchen konnten Transistoren aus Holz ausschließlich den Ionentransport regulieren. Die Neuentwicklung aus Linköping funktioniert jedoch kontinuierlich. Der Stromfluss lässt sich über einen langen Zeitraum regulieren.

Für die Herstellung ihres Transistors verwendeten die Forscher Balsaholz mit gleichmäßiger Struktur. Sie entfernten das Lignin und hinterließen lange Zellulosefasern mit Kanälen an der Stelle, an der sich das Lignin befand. Diese Kanäle wurden mit einem leitfähigen Kunststoff namens PEDOT:PSS gefüllt. Auf diese Weise bekam das Holzmaterial seine leitfähige Eigenschaft.

Die Wissenschaftler konnten mit dem Transistor aus Balsaholz den elektrischen Strom regulieren und eine kontinuierliche Funktion bei einem ausgewählten Ausgangspegel bereitstellen. Zudem wurde der Stromfluss erfolgreich ein- und wieder ausgeschaltet, allerdings mit einer gewissen Verzögerung. Das Einschalten dauerte etwa fünf Sekunden.

Ein großer Vorteil des Transistors besteht darin, dass er möglicherweise höhere Strom verträgt als normale organische Transistoren. „Wir erwarten, dass unser Konzept ein Sprungbrett für die Entwicklung holzbasierter elektrischer Komponenten sein werden“, erläutert Engquist die Perspektive der Entwicklung.

Die Forschungsarbeiten wurden vom Wallenberg Wood Science Center finanziert und sind Teil der Grundlagenforschung zum Einsatz natürlicher Ressourcen im Elektronikbreich. Ein ausführlicher Forschungsbericht ist im Magazin „Proceedings“ der Nationalen Akademie der Wissenschaften der USA (PNAS) erschienen: www.pnas.org