用木材做出晶体管

　　木材有很多用途，可以生产家具、支撑建筑或者用作燃料。然而，你有没有想过，作为天然绝缘体的木材或许可以用于电子工业，制作晶体管?

　　这种想法并不是天方夜谭，如今，科学家已经用木材制作出一种电子元件，它可以控制电流的开关与大小，从而实现电路的数字功能或模拟功能。换句话说，这种木材元件能够起到与晶体管相同的作用。

　　那么，科学家是怎样实现上述的“科学魔法”的呢?显然，让木材成为晶体管的第一步，是要让木材变得导电。科学家设想，木本植物作为大自然的杰作，其材质往往具有高度的多孔性和结构稳定性，形成了很多运输水分和养分的导管式“通道”。沿着这些“通道”注入导电介质，自然也就可以在木材内部“铺设”出导电网络。

　　在众多木材中，科学家选择了巴沙木(一种生长在美洲的轻木)作为原材料，因为它质地均匀且结构牢固。即使去除材质中的主要成分——木质素(以便为填充导电介质腾出空间)，巴沙木仍然可以保留良好的机械强度。去除木质素后，巴沙木变得“通透”，科学家接下来需要将导电介质涂到巴沙木剩余的纤维结构中。

　　科学家尝试了几种导电介质，最后选择了一种叫做“聚乙烯二噻吩聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)”的高分子导电聚合物。原因在于，这种材料溶于水，很容易沿着巴沙木的输水管道扩散，使巴沙木沿着自身的显微结构产生导电性。而且，这种材料的电导性能与硅、锗等半导体材料相似，其电导率很容易调控。将去除了木质素的巴沙木用高分子导电聚合物溶液处理后，原本绝缘的巴沙木就具有了导电性。

　　使用三片导电巴沙木(每片木头长3厘米，宽度和厚度为数毫米)，科学家将其组装成“T”字型晶体管。其中，一片木头充当晶体管的电流“沟道”，“沟道”两端安装有金属电极。另外两片木头充当“T”字型的“腿”，像两扇“门”一样将“沟道”夹起来。“沟道”和“门”之间的接触点，粘上凝胶电解质。当电压施加到“沟道”两端的电极时，电子会经过电解质输送到“门”中，与高分子导电聚合物发生电化学反应。如果改变施加于“沟道”的电压，就会改变电化学反应的剧烈程度，进而改变“T”字型晶体管的电导率。

　　科学家对木制晶体管进行了测试，结果证明它能够调节电流，也可以作为电流的开关。尽管这种晶体管无法取代半导体晶体管在高性能电子器件中的位置，但或许可以在一些特定的应用场景中发挥作用。比如，农业或环保领域中的一些低功耗电子设备，负责监测树木如何应对环境压力和气候变化等。如果使用木质晶体管制作这些电子设备，可以更具环保性和生物相容性。

　　展望未来，科学家希望能够进一步缩小木质晶体管的尺寸，同时找到一种更容易被木材吸收的导电聚合物——这样不需要去除木质素就可以使木材导电，从而培养出含有木质晶体管的木质植物。那时，木质晶体管的应用前景会更加广阔，甚至在电子工业中掀起一场新的材料革命。