由东北大学研究员 Mikio Fukuhara(未来科学技术联合研究中心)领导的一个研究小组发现,具有受控纤维素纳米纤维 (CNF)* 结构的纳米尺寸片材具有半导体特性。
半导体有两种,一种以硅(Si)为代表,另一种以砷化镓(GaAs)等化合物为代表。它们都是从矿物中提炼金属制成的人工合成物,合成过程消耗大量能源,而且非常昂贵。如果我们能够使用生物质材料开发半导体,我们就可以期待新产业的诞生,因为它们是碳中性、可再生且廉价的材料。
造纸纸浆有望成为地球再生碳中性材料的王牌材料,但目前其应用仅限于机械和化学领域。该研究小组预测,电荷分布和电子转移可以通过组织为像 CNF 一样的精细结构来表达。
研究表明,由一年生红麻(一种起源于西非的植物,用作造纸原料)制成的纳米(十亿分之一)米大小的无定形红麻纤维糖纳米纤维 (AKCF) 片材含有 n-型表明半导体特性(电流的电压依赖性在负电压区域反转的行为)。此外,还显示了直流导通期间的并联电路(低导带)到交流导通期间的并联电路(高导带)的特性。
由于这些特性,与使用昂贵的高纯度硅 (Si) 材料和稀有金属的化合物半导体不同,用廉价且无害的生物材料生产半导体的可能性也出现了。此外,通过利用日本丰富的森林资源,预计使用植物来源半导体的纸电子产品将投入实际使用。
* 将以纤维素为主要成分的植物纤维松散精炼成纳米尺寸的材料。
纸张信息:[科学报告] 一种新型n型半导体生物材料