Yei Hwan Jung Trådløse chips er gode til mange ting, men miljøet er bestemt ikke en af dem. De fleste indeholder galliumarsenid, et kemisk giftigt stof for små dyrs lunger, og langt størstedelen er ikke biologisk nedbrydeligt - de ikke-genanvendelige dele akkumuleres enten på lossepladser eller gennemgår farlig udvinding af dårligt betalte arbejdere. Og i betragtning af Gartners fremskrivning af 25 milliarder tilsluttede enheder inden 2020 kunne behovet for renere alternativer ikke være mere håndgribeligt. Heldigvis kan en løsning være lige rundt om hjørnet takket være et samarbejde mellem University of Wisconsin-Madison og det Madison-baserede US Department of Agriculture Forest Products Laboratory (FPL).
I et papir, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, beskriver forskere ved de samarbejdede institutioner deres oprettelse: en halvlederchip, der næsten udelukkende består af cellulosenanofibril (CNF), et fleksibelt, biologisk nedbrydeligt materiale fremstillet af træ. Du læste rigtigt: en computerdel produceret af træer. Nøglen var tilsyneladende indsnævring af den rigtige komponent til udskiftning - holdet slog sig til sidst ned på computerlagets supportlag (substrat), fordi "et flertal af materiale i en chip er støtte", UW-Madison professor i elektroteknik og computerteknik Zhenjiang ”Jack” sagde Ma til Science Daily. "Vi bruger kun mindre end et par mikrometer til alt andet."
Cellulose lavet til den mest sikre engangsflis - "du kan sætte dem i skoven, og svampe nedbryder den," sagde Ma - men har en problematisk egenskab: en tendens til at miste form afhængigt af dens fugt. "Træ er et naturligt hydroskopisk materiale og kunne tiltrække fugt fra luften, ”sagde Shaoqin Gong, en UW-Madison-professor i biomedicinsk teknik, til Science Daily. Det lykkedes forskerne at løse ved at belægge cellulosen med en epoxy. ”Med en [...] belægning på overfladen af [cellulosen] løste vi overfladens glathed og fugtbarrieren,” sagde hun.
Miljøvenlighed er ikke den eneste fordel ved cellulosebaserede chips. Yei Hwan Jung, en kandidatstudent inden for elektroteknik og computerteknik og medforfatter til papiret, fortalte Science Daily, at ud over at være "bæredygtig, biokompatibel og biologisk nedbrydeligt" kræver trådløse chips fra træafledte materialer også betydeligt færre toksiner at fremstille. ”Jeg har lavet 1.500 galliumarsenid-transistorer i en 5-til-6 millimeter chip. Typisk for en mikrobølgechip af den størrelse er der kun otte til 40 transistorer. Resten af området er bare spildt, ”sagde han. "Vi tager vores design og lægger det på [cellulose] ved hjælp af deterministisk monteringsteknik, så kan vi placere det, hvor vi vil skabe et helt funktionelt kredsløb med ydeevne, der kan sammenlignes med eksisterende chips."
Cellulose-baserede chips kan muligvis en dag springe fra laboratorieeksperiment til råvare, og Ma mener, at det er let at udstyre moderne produktionsfaciliteter med de nødvendige materialer kan fremskynde vedtagelsen. For sundhed og miljøets skyld er den dag forhåbentlig ikke langt væk.
