Transístor de madeira levará eletrônica para árvores e agricultura

Com informações da New Scientist - 25/04/2023

O próximo passo será miniaturizar o transístor de madeira.
[Imagem: Van Chinh Tran]

Plantas eletrônicas

Um transístor feito de madeira eletricamente condutora pode se tornar o bloco de construção fundamental para futuras funcionalidades eletrônicas embutidas em árvores vivas e em culturas agrícolas.

"Existe um campo de pesquisa emergente, chamado 'plantas eletrônicas', onde os cientistas procuram diferentes maneiras de enviar sinais dentro das plantas ou incorporar funcionalidades, como sensores nas plantas, mesmo em plantas vivas," contextualizou o professor Isak Engquist, da Universidade de Linkoping, na Suécia.

E foi Van Tran, aluno de Engquist, quem deu um impulso a esse campo emergente: Em vez de inserir circuitos eletrônicos dentro das plantas, como a equipe já fizera antes, Van Tran criou um transístor feito inteiramente de madeira, o que o torna muito mais adequado para ser inserido dentro das plantas.

Os primeiros transistores de madeira são significativamente maiores do que seus equivalentes de silício, cada um com 3 centímetros de comprimento. Eles também têm velocidades de comutação muito mais lentas, levando cerca de 1 segundo para desligar e mais 5 segundos para religar - a razão para essa menor velocidade é que se trata de um transístor eletroquímico, e não de um transístor eletrônico.

Mas a ideia não é construir computadores dentro das plantas, e sim monitorar sua resistência ao estresse ambiental ou suas reações à aplicação de fertilizantes, pesticidas ou à irrigação. E tudo isso acontece muito lentamente, bem ao ritmo das plantas, seja na silvicultura ou mesmo na agricultura.

Processo de fabricação e funcionamento do transístor de madeira.
[Imagem: Van Chinh Tran et al. - 10.1073/pnas.2218380120]

Transístor de madeira

Para criar o transistor de madeira, os pesquisadores usaram um processo químico e de aquecimento para remover a lignina - a substância orgânica de ligação dentro da madeira e das plantas - de pedaços da madeira balsa, muito usada para construir aeromodelos devido à sua baixíssima densidade.

Esse processo liberou espaço dentro e entre a rede natural de tubos, chamados lúmen, que transportam a água dentro da madeira. Outros tipos de madeira, incluindo bétula e freixo, não apresentaram o mesmo rendimento, ou não se mantiveram estáveis.

A madeira foi então mergulhada em uma solução contendo um polímero condutor, permitindo que o polímero penetrasse na madeira e revestisse o lúmen. Isso criou uma madeira eletricamente condutora, capaz de interagir com eletrólitos - substâncias químicas que conduzem eletricidade quando dissolvidas em água. Estava pronto o primeiro transístor de madeira.

Os pesquisadores demonstraram e mediram as operações do transístor de madeira durante vários testes de comutação, ou chaveamento, mas ainda não construíram circuitos práticos com ele.

A equipe acredita ser possível até mesmo cultivar madeira condutora com o polímero condutor já dentro, o que eliminaria a necessidade do passo inicial, de remover a lignina.

Antes disso, porém, será necessário trabalhar um pouco na miniaturização. "Parece mais provável que cada pedaço de madeira, ou cada planta, incorpore apenas alguns transistores eletroquímicos de madeira, e que eles estejam na escala milimétrica," disse Engquist.

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