Zaskakujące odkrycie: Kawa może przyspieszać… przepływ prądu w przewodach?
Japońscy naukowcy odkryli, że wykorzystując kawę, a w zasadzie kwas kawowy, można znacznie usprawnić działanie półprzewodników. Okazuje się, że substancja występująca w popularnym naparze, jak i w niektórych roślinach, bardzo pozytywnie wpływa na szybkość przepływu prądu. Najnowsze eksperymenty potwierdziły, że ta rośnie nawet stukrotnie!
Kawa na ratunek elektronice
Kawa to bardzo powszechny niezbędnik, towarzyszący wielu z nas w trakcie porannych czynności. Niektórzy cenią jej właściwości pobudzające, inni zaś wybierają ten napar ze względu na głęboki i wyrazisty smak. Napój, a w zasadzie pewien z jego elementów znalazł się w orbicie zainteresowań japońskich badaczy. Ci postanowili wykorzystać kwas kawowy w poprawieniu właściwości elektronicznych półprzewodników.
Efekt okazał się na tyle zaskakujący, że w niedalekiej przyszłości może czekać na nas pewna biorewolucja w świecie elektronicznych urządzeń. Okazało się bowiem, że nałożenie cienkiej warstwy kwasu kawowego na powierzchnię elektrody w dużym stopniu wpływa na prędkość przepływu prądu. Warto pamiętać, że chodzi o bardzo znikomą warstwę, nie zaś o rozlanie kubka kawy na sprzęt komputerowy.
Badacze z Instytutu Zaawansowanych Nauk i Technologii Przemysłowych (AIST) w japońskiej Tsukubie wykazali, że odpowiednio zaaplikowana ilość kwasu kawowego na powierzchnię przyrządu półprzewodnikowego poprawia jego efektywność we wprowadzaniu ładunku z elektrody i zwiększa prędkość, z jaką porusza się przepływający prąd.
Cienka warstwa kwasu kawowego została nałożona na złotej elektrodzie przez osadzanie próżniowe. W wyniku pomiaru pracy wyjścia metodą sondy Kelvina stwierdziliśmy, że praca wyjścia elektrody wzrosła o około 0,5 eV w porównaniu do stanu sprzed powlekania kwasem kawowym. Rodzaj elektrody to srebro, miedź, żelazo.
Kawa i prąd pomogą uchronić morza i oceany?
Wykorzystywanie organicznych materiałów przy produkcji czy usprawnianiu półprzewodników nie jest niczym nowym, jednak odkrycie japońskich naukowców można już na swój sposób nazwać rewolucyjnym. Dotychczas wykorzystywane organiczne elementy czy urządzenia wpływają na zwiększoną konieczność utylizacji materiałów, które w sposób szczególny stanowią zagrożenie dla wód i żyjącej w nich fauny oraz flory.
Nawet w przypadku tlenku cyny indu (ITO) i krzemu z naturalnym tlenkiem (SiO x) praca wyjściowa wzrosła pod wpływem kwasu kawowego. Podobny efekt potwierdzono, gdy cienka warstwa została utworzona przez powlekanie wirowe. Innymi słowy, stwierdziliśmy, że cienka warstwa kwasu kawowego działa jako wszechstronna warstwa modyfikująca elektrodę.
Składowanie elektronicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED) czy organicznych ogniw słonecznych (OPV) stwarza zagrożenie dla środowiska naturalnego. Poza tym sami naukowcy zwrócili uwagę na konieczne użycie pierwiastków rzadkich metali w ich produkcji — takie zasoby są oczywiście mocno ograniczone, a co za tym idzie, kierunek ten jawi się jako ślepa uliczka.
Powszechne zastosowanie i łatwa dostępność
Zastosowany przez naukowców z AIST kwas kawowy pochodził ze źródeł roślinnych. Choć ten występuje we wspomnianym kubku z naparem, można go odnaleźć również w innych miejscach. Przykład mogą stanowić m.in. składniki codziennej diety jak sałata, ziemniaki, ziarna fasoli czy oliwa z oliwek lub wino. Jest to zatem substancja bardzo powszechna.
Ważnym elementem wyników badań z Japonii jest możliwość powszechnego zastosowania kwasu kawowego. Jak przyznali sami naukowcy, nakładana warstwa spełnia swoje zadanie na różnych powierzchniach (można ją stosować bez względu na materiał podłoża), co z kolei pozwoli na użycie jej przy wielu urządzeniach, w tym także tych używanych codziennie w ramach technologii IoT (Internet of Things).
