Wetenschappers kregen het voor elkaar zijdevezels geordend op grafeen te leggen. Een ontdekking die kan leiden tot heuse zijde-elektronica.

Zijde kennen we allemaal als een zachte, glanzende en vaak dure kledingstof. Maar wist je dat er ook elektrische circuits mee zijn te bouwen? Dat is althans waar sommige onderzoeksgroepen zich nu mee bezighouden. Zoals wetenschappers van de Pacific Northwest National Laboratory. Zij komen nu met een manier om zijdevezels veel beter te structureren, waardoor ze makkelijk op het geleidende materiaal grafeen kunnen worden gelegd. De resultaten verschenen in het vakblad Science Advances.

Lees ook:

• Levende elektronica helpt huidziekte onder controle te houden
• Kunnen computerchips nog steeds sneller worden?
• Elektroden gegroeide in levende dieren

Fijne zijde

Zijde wordt gemaakt door de zijderups en komt oorspronkelijk uit het verre oosten, voornamelijk China. Via de zijderoute kwam de kostbare stof vanaf de middeleeuwen onze kant op. Daar werd het al gauw populair, vooral onder de elite.

Maar inmiddels erkennen ook materiaaldeskundigen de fijne eigenschappen van zijde. Zo is de stof sterk, rekbaar en bestendig tegen uv-licht en tegen schimmel en stofmijt. Allemaal eigenschappen die handig zijn wanneer je er bijvoorbeeld een transistor van wilt maken; een belangrijke schakelaar in een elektrisch circuit die reageert op signalen van buitenaf.

Orde in de chaos

Om zover te komen is er wel wat nodig. Zijdevezels bestaan van nature namelijk uit een chaotisch mengsel van spaghetti-achtige eiwitslierten. Het team onder leiding van Chenyang Shi wist hier orde in te scheppen door er een geordende laag van te maken, een zogenoemde bèta-plaat. Dat is een eiwitstructuur waarbij de bouwstenen netjes parallel aan elkaar lopen.

De onderzoekers kregen dit voor elkaar door heel precies de juiste laboratoriumomstandigheden te creëren waarbij de reacties goed liepen. Door vervolgens steeds als het ware één voor één de bouwstenen toe te voegen, ontstond de bèta-plaat – die half zo dik was als een DNA-streng. Die legden Shi en collega’s vervolgens op grafeen; een laag netjes gerangschikte koolstofatomen.

Aan-uitknop

Het resultaat loog er niet om. Uit computermodellen die de onderzoekers op het construct loslieten, bleek dat het component prima zou kunnen dienen als transistor. In de praktijk zou dat dan als volgt moeten werken.

Eerst bind je aan de bèta-plaat een antilichaam. Dit antilichaam ‘vangt’ dan een ander molecuul die er precies op past. Vervolgens veranderen de zijdevezels van vorm, waardoor de stroomgeleiding van het grafeen wordt aangepast of zelfs wegvalt. Als je dit alles goed op elkaar afstemt, zou het construct dus kunnen dienen als transistor in de vorm van een aan-uitknop.

De bio-elektronica-industrie zou daar weleens in geïnteresseerd kunnen zijn. Zowel zijde als grafeen zijn namelijk prima te verdragen door een lichaam. Een transistor gemaakt hiervan kan dus worden toegepast in draagbare en implanteerbare gezondheidssensors.

Vergroenen elektronica-industrie

Maar zover zijn we nog niet. Eerst willen de onderzoekers hun combinatie van zijde en grafeen daadwerkelijk proberen om te toveren tot een bruikbare transistor. Tot nu toe hebben ze dit alleen nog maar in theorie voorspeld.

Verder willen ze het geheel stabieler maken, zodat het niet snel uiteenvalt, en de geleidbaarheid verhogen. En ten slotte willen ze nog kijken in hoeverre ze het beoogde elektrische component biologisch afbreekbaar kunnen maken. Daarmee zou zijde-elektronica kunnen bijdragen aan het vergroenen van de elektronica-industrie.

Bronnen: Science Advances, Pacific Northwest National Laboratory via EurekAlert!

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!