NIKKEI——日本經濟新聞中文版

　　日本大阪大學的準教授古賀大尚等人成功利用源自木材的“纖維素奈米纖維（CNF）”製造出半導體。研究團隊進行了改進，利用高溫加熱讓這種材料實現通電。電子電路是手機及個人電腦的心臟，研究團隊找到了利用可被自然界分解的材料製造電子電路的方法。該研究可能有助於減少在發展中國家等造成環境問題的含有銅和鉛的廢棄物。目標是5～10年後實現實用化。

　　這是日本大阪大學、東京大學、九州大學、岡山大學的共同研究成果，已發表在了美國的科學雜誌上。纖維素奈米纖維是把紙漿等粉碎到奈米尺寸的纖維。這種材料即使燃燒也不會實際排放二氧化碳，還容易分解。  

　　研究團隊此前利用這種材料開發了電子紙、記憶體、電子電路基板等。再加上半導體，實現電子電路的主要要素均由木材製造。

　　在手機及個人電腦普及的背景下，銅、鉛、塑膠等來自電子産品的廢棄物（電子垃圾）不斷增加。預計2030年全球的産生量將超過7千萬噸。不僅是有害金屬可能會危害人類和動物的健康，塑膠粉碎後也會成為殘留在魚體內等的微塑膠。如果利用木材可以製造電子電路和零部件，有助於解決電子垃圾問題。

　　此次，大阪大學等的研究團隊發現，把直徑約20奈米的纖維素奈米纖維加熱到攝氏300～1100度之後，導電性會發生變化。纖維素奈米纖維原本是不導電的絕緣體，但提高加熱溫度後，就會形成新的碳結構體，從而轉換成半導體。電阻率最小為100分之1Ω.cm，接近於可以導電的導體。如果以更高的溫度進行處理，還能製作出導體。     

在口罩上安裝了利用源自木材的半導體製造的感測器，用來檢測飛沫（日本大阪大學提供）

　　但如果只是單純加熱纖維素奈米纖維，就會發生燃燒。於是研究團隊通過通入氮氣去除了氧氣，防止燃燒。為了保持容易損壞的纖維的微細結構，還進行了改進，通過加入碘氣，從纖維中去除了氫原子。

　　為了驗證開發出來的半導體的性能，研究團隊製作了用來檢測水分等附著狀態的感測器。安裝在口罩上之後，電阻值會隨著呼吸發生變化，從而可檢測出飛沫洩露。把這種半導體嵌入使用葡萄糖的燃料電池中進行實驗的結果顯示，可以有效取出電子，提高發電性能。

　　目前的加工精度為0.1毫米左右，如果提升微細加工技術水準，還有可能應用於CPU等積體電路。由於纖維素奈米纖維價格昂貴，研究團隊的目標是使用間伐材等未被利用的木材、紙張、雜草等來製作半導體，以此降低成本。

　　日本經濟新聞（中文版：日經中文網） 草鹽拓郎