Forskare undersöker hur man gör elektroniska komponenter från miljövänliga, biologiskt nedbrytbart material för att hantera ett växande folkhälso- och miljöproblem:cirka 50 miljoner ton elektroniskt avfall produceras varje år.

Mindre än 20 % av det e-avfall vi producerar återvinns formellt. Mycket av resten hamnar på soptippar, förorenar mark och grundvatten, eller återvinns informellt, att utsätta arbetare för farliga ämnen som kvicksilver, bly och kadmium. Felaktig hantering av e-avfall leder också till en betydande förlust av knappa och värdefulla råvaror, som guld, platina och kobolt. Enligt en FN-rapport, det finns 100 gånger mer guld i ett ton e-avfall än i ett ton guldmalm.

Även om naturliga biomaterial är flexibla, billig och biokompatibel, de leder inte en elektrisk ström särskilt bra. Forskare undersöker kombinationer med andra material för att bilda livskraftig biokompositelektronik, förklara Ye Zhou från Kinas Shenzhen University och kollegor i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .

Forskarna förväntar sig att inkludering av biokompositmaterial i konstruktionen av elektroniska enheter kan leda till stora kostnadsbesparingar, öppna dörren för nya typer av elektronik på grund av de unika materialegenskaperna, och hitta applikationer inom implanterbar elektronik på grund av deras biologiska nedbrytbarhet.

Till exempel, det finns ett brett intresse för att utveckla organiska fälteffekttransistorer (FET), som använder ett elektriskt fält för att styra flödet av elektrisk ström och kan användas i sensorer och flexibla plattskärmar.

Flashminnesenheter och biosensorkomponenter gjorda av biokompositer studeras också. Till exempel, en FET-biosensor inkorporerade en calmodulin-modifierad nanotrådstransistor. Calmodulin är ett surt protein som kan binda till olika molekyler, så att biosensorn kan användas för att detektera kalciumjoner.

Forskare är särskilt angelägna om att hitta biokompositmaterial som fungerar bra i resistiva RRAM-enheter (Random Access Memory). Dessa enheter har icke-flyktigt minne:de kan fortsätta att lagra data även efter att strömbrytaren stängts av. Biokompositmaterial används för det isolerande skiktet som ligger mellan två ledande lager. Forskare har experimenterat med att sprida olika typer av nanopartiklar och kvantprickar i naturliga material, som silke, gelatin och kitosan, för att förbättra elektronöverföringen. En RRAM gjord med cetyltrimetylammonium-behandlat DNA inbäddat med silvernanopartiklar har också visat utmärkt prestanda.

"Vi tror att funktionella enheter gjorda med dessa fascinerande material kommer att bli lovande kandidater för kommersiella tillämpningar inom en snar framtid med utvecklingen av materialvetenskap och framsteg inom enhetstillverkning och optimeringsteknik, " avslutar forskarna.