댄 자오 (Dan Zhao)와 시몬 파비아노 (Simone Fabiano)는 뢴셰핑 대학 (Linköping University) 유기 전자 연구실에서 열전기 유기 트랜지스터를 개발했다. 단일 온도 상승은 트랜지스터에서 검출 가능한 전류 변조를 일으키기에 충분하다. 결과는 현재 네이쳐 커뮤니케이션스 (Nature Communications)에 게시되었다.

뢴셰핑 대학 유기 전자 연구소의 사비에르 크리스핀 (Xavier Crispin) 교수는 "우리는 트랜지스터를 이용한 논리 회로를 전기 신호 대신 열 신호로 제어하는 ​​세계 최초의 제품을 개발했다”고 말했다. 열 구동 트랜지스터는 작은 온도 차이를 감지하고 치유 과정을 모니터링할 수 있는 기능성 의료용 드레싱 이용 등의 많은 새로운 애플리케이션의 가능성을 열어준다.

열 카메라 및 기타 응용 분야에서 사용하기 위해 적외선에 존재하는 열에 의해 제어되는 회로를 제작하는 것도 가능하다. 전통적인 열전 재료보다 100 배나 높은 열에 대한 높은 감도는 센서 역할을 하는 열에 민감한 전해질의 단일 커넥터가 트랜지스터 회로에 충분하다는 것을 의미한다. 하나의 센서를 하나의 트랜지스터와 결합하여 "스마트 픽셀"을 만들 수 있다.

예를 들어 열 카메라의 적외선 복사를 탐지하는데 현재 사용되는 센서 대신 스마트 픽셀 매트릭스를 사용할 수 있다. 계속적인 개발로, 새로운 기술은 요구된 물질이 잠재적으로 비용이 적게 들고 희귀하거나 위험하지도 않기 때문에 저렴한 비용으로 휴대 전화에 새로운 열 화상 카메라를 사용할 수 있다.

열 구동 트랜지스터는 1 년 전에 태양 광선에 의해 충전된 수퍼 캐패시터의 생산으로 이어진 연구에 기반을 두고 있다. 이 캐패시터에서는 열이 전기로 변환되어 필요할 때까지 캐패시터에 저장할 수 있다. 유기 전자 연구실의 연구자들은 전도성 고분자를 조사하여 이전에 사용된 전해질보다 100 배 더 큰 온도 구배를 전압으로 변환할 수 있는 액체 전해질을 제작했다. 액체 전해질은 이온 및 전도성 고분자로 구성된다. 양으로 하전된 이온은 작아서 빠르게 움직이며, 음으로 하전된 고분자 분자는 크고 무겁다. 한 면이 가열되면, 작은 이온은 차가운 쪽으로 빠르게 이동하고 전압 차가 발생한다.

"캐패시터가 작동되었음을 보여주었을 때 우리는 새로운 전해질의 다른 응용 분야를 찾기 시작했다"라고 사비에르 크리스핀 박사가 말했다. 댄 자오와 시몬 파비아누는 실험실에서 수 시간이 지난 후에 열 신호로 제어되는 전자 회로를 만들 수 있다는 것을 보여주었다. 본 기사는 저가의 비용으로 기존 열전물질보다 성능이 뛰어난 적외선 카메라를 제작할 수 있는 기술을 제공하고 있다.

참고 자료: Ionic thermoelectric gating organic transistors, Dan Zhao, Simone Fabiano, Magnus Berggren and Xavier Crispin, Linköping University, Campus Norrköping, Nature Communications 2017. DOI: 10.1038/ncomms14214