Polovodičové tranzistory jsou v dnešní době základní součástkou prakticky každého elektronického zařízení, od chytrých telefonů až po digitální termostaty. Tranzistory se neustále zmenšují a s nimi se zmenšují i počítače. Ale nejde jenom o velikost. V blízké budoucnosti se objeví stroje, od nichž budeme čekat přirozený, měkký vzhled. Nebo třeba tvarovatelnost. Proto bychom se měli pustit dál, za pevné materiály, které dnes tvoří elektronické obvody.
Touto cestou se vydávají inženýři Carmel Majidi a James Wissman z Laboratoře měkkých strojů Carnegie Mellon University. Zkoušejí vytvořit elektroniku, která by byla nejenom funkční, ale i deformovatelná a měkká. Proto nedělají elektronické komponenty z kovů, jako je měď nebo stříbro, nýbrž ze speciální slitiny, která je při pokojové teplotě tekutá. Tato slitina je ze směsi india a galia, takže není toxická. Je možné ji použít v ohebné a nositelné elektronice, která bude připomínat lidskou pokožku.
Majidi s Wissmanem a jejich kolegové přišli na to, že z tekuté slitiny mohou udělat kapalné tranzistory. Fungují díky otevírání a uzavírání spojení mezi dvěma kapkami tekutého kovu. Pokud přijde elektrické napětí z jedné strany, tak se kapky spojí a vytvoří spojku, kterou protéká elektřina. Když přichází napětí z opačné strany kapalného tranzistoru, tak se kapky navzájem rozpojí. Když vědci rychle střídali směry elektrického napětí o malé velikosti, tak se jim tím podařilo napodobit běžný tranzistor.
Tranzistor z tekutého kovu má s obyčejným tranzistorem mnoho společného. Zmíněné dvě kapky kapalného tranzistoru odpovídají elektrodám drain (D) a source (S) u unipolárního FET (Field Effect Transistor) tranzistoru. Podle Majidiho je vzhledem k jejich vlastnostem možné kapkami otevírat a uzavírat elektrický obvod. Takové tranzistory by bylo možné využít ke zkonstruování fyzicky přestavitelných obvodů.
Tekuté tranzistory vlastně představují programovatelnou hmotu. Možnosti jejího využití jsou bezbřehé. Pokud by takový materiál byl předprogramován ke změně tvaru, tak by potenciálně mohl měnit funkce v závislosti na aktuálním nastavení. Mohl by také přestavět sám sebe, aby zareagoval na situaci, jako je například poškození v extrémním prostředí. Podle Majidiho by tekuté tranzistory mohly stát součástí struktur, které podstupují velmi velké deformace tvaru, jako třeba létající roboti, kteří by napodobovali vlastnosti ptáků.
Je to fantazie. Další aplikace by mohly zahrnovat tekuté počítače pro následné využití v rozmanitých technologiích budoucnosti. Poháněly by implantovaná miniaturní biomedicínská zařízení, která by přes rozhraní s biologickou tkání monitorovala zdravotní stav pacienta anebo aktivně zachraňovala situaci po mozkové mrtvici či dalších závažných stavech. Z podobného materiálu by mohli být i opravárenští či záchranní boti, kteří by hledali problémy a v případě potřeby by vytvořili chybějící nebo poškozenou část sami ze sebe. Dnes to stále zní jako science-fiction, ale budoucnost s tekutou elektronikou je už na dosah ruky.
Video: Carmel Majidi: Soft Machines
Video: Carmel Majidi: Soft robots
Video: Softer, More Human Robots
Našlápnuto k optickému tranzistoru
Autor: Josef Pazdera (05.04.2011)
Parádně rychlý organický tenkovrstvý tranzistor
Autor: Stanislav Mihulka (15.01.2014)
Nanoterminátoři z tekutého kovu proti nádorům
Autor: Stanislav Mihulka (02.12.2015)
Nejmenší tranzistor světa má 1 nanometrové hradlo
Autor: Stanislav Mihulka (11.10.2016)
Diskuze:
Tekutý terminátor
Jiří Gutman,2017-11-11 22:45:38
Když vyšel obdobný článek panu Mihulkovi nedávno na Živě, člověk to snadno přešel, z Živě už je dlouho pseudotechnický bulvár, který láká skandálními titulky čtenáře kvůli reklamě. Nicméně, čtenáři Osla snad zaslouží větší respekt, nebo řekněme větší kritičnost v přístupu autorů, jak mám věřit jiným informacím, když v oblasti o kterém mám jakousi představu čtu takové nesmysly.
Mimochodem, nevím, kdo vybírá ilustrační fotografie, ale název "dnešní tranzistory" opravdu pobaví, to, co tam je, je půl století staré. Dnešní tranzistor má většinou submikronové rozměry na čipech, kde jich jsou tisíce až miliardy podle účelu. Samostatný tranzistor už je bílá vrána a v jiném pouzdru.
Bylo by užitečné rozlišit, co je skutečně předmětem výzkumu, co je PR univerzity a co si postupně přidali "populárizátoři".
neobjevili tekutý tranzistor
Josef Hrncirik,2017-11-11 15:12:59
ale článek na www uranit.cz (zábavná pyrotechnika (a chemie)) :"Rtuťové srdce",
kde polarizující se kapka rtuti vlivem prastarého elektrokapilárního jevu snižuje své povrchové napětí, zplacaťí se a dotkne se anody, tím se vybije povrchová dvojvrstva na Hg kapce, zakulatí se a rozpojí obvod, proudem článku se nabíjí, placatí a furt dokola ad libidum.
Inovované galistanem ekologizované Hg relé marketingově výborně nazvali kapalný tranzistor a zamířili ke kapalným počítačům.
Zapoměli však udat:
potřebné pracovní napětí a energii k sepnutí, spínaný proud, odpor kontaktu, frekvenci spínání a životnost, běžně udávané u relé.
u malých kapek to nebude rozumně fungovat
Josef Hrncirik,2017-11-11 19:56:40
nutně jen malé ovládací napětí vyvolá jen malou změnu povrchového napětí a tím jen malou až zanedbatelnou změnu tvaru kapky, tj. sepnutí je problematické.
U velkých kapek to bude citlivé na otřesy a sklon, gatě či drén tranzistoru vyteče ze správné polohy. Lepší je po(u)žít kapalné švestky.
Jak vidno zříti na obr.1, ecologický gallistan rozhodně není živé stříbro, ale spíše velmi znečistěná rtuť.
Josef Hrncirik,2017-11-11 21:51:03
Na rozdíl od rtuti se neochotně kulatí a vytváří zcela nelogický cancour (neuron) v horní kapce v 19 hod a v dolním patvaru není neuron v 15 hod zakončen kulatou synapsí, stejně jako v pozdních 21 hod.
Kdyby to nechcíplo, vytvořilo by to kulatou placku jako Hg. Počítač tedy bude muset překonat velmi fuzzy logic opakováním operací či mohutnou paralelností.
Chová se to takto nekulatě, kvůli povrchu znečistěnému (otrávenému) oxidy, což se u toxické Hg nemohlo stát a živost i kulatost byly nedostižné.
Dodavatel je očividně ošidil cínem (či lépe toxickým Pb) na drahém indiu a gáliu.
Jakmile se spojí 2 kapky, trhání na 2 části povede na nepříjemné rozdíly velikosti kapek.
Doporučuji tedy jen 1 kapku nejlépe v elektronkovém vakuu a 2 Pt kontakty. Pt momentálně velmi zlevnila.
Vážený pane Mihulko,
Pavel Nedbal,2017-11-10 20:44:53
prosím, příště, místo tekutých tranzistorů, mezihvězdných letů a kvarkplozí,
raději tu o Popelce. Jinak budu muset přeformulovat význam písmen OSEL na něco ezoterického.
Kapalné počítače a jiné.
Vlastislav Výprachtický,2017-11-10 20:07:08
Řešení pro některé obory ve spojení s optoelektronikou může nalézt určité uplatnění. Jako samostatné využití pro praktické realizace bude problematické./ Závislost na teplotě, mechanickým vlivům a d./.
Re: Kapalné počítače a jiné.
Florian Stanislav,2017-11-11 19:28:00
U stolních aplikací by to asi nevadilo, ale mobilní zařízení na lidském těle bude asi problém.
Galinstan jako slitina ( Ga+In+Sn) místo rtuti v teploměrech nejde ručně sklepat, používají se odstředivky.
Souhlasím s Vámi, pohyblivost kapek bude hodně záviset na teplotě. Taky na zrychlení a odstředivé síle.
Popsaný jev přesunu kapek spíše odpovídá diodě (spínači), než tranzistoru, který má zhruba funkci zesilovače signálu na úkor energie zdroje.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
