東北大学の福原幹夫リサーチフェロー（未来科学技術共同研究センター）らの研究グループは、セルロースナノファイバー（CNF）※組織を制御したナノサイズのシート材に半導体特性が発現することを見出した。
半導体にはシリコン（Si）に代表されるものとガリウムヒ素（GaAs）のような化合物に代表されるものの2種類ある。いずれも鉱物から金属精錬した人工化合物で、合成過程で多くのエネルギーを使用し非常に高価だ。もしバイオマス素材を利用した半導体を開発できれば、カーボンニュートラルかつ再生可能で安価な素材であるため、新たな産業創出が期待できる。
製紙用パルプは、カーボンニュートラル素材の地球再生のエース材料として期待されているが、現時点での応用は機械的・化学的分野に限定されている。研究グループは、CNFのような微細構造体として組織化すれば、電荷分布や電子移動を発現できると予測した。
研究により、一年草のケナフ（西アフリカ起源の植物で紙の原料に使われる）から作成されたナノ（10億分の1）メートルサイズのアモルファスケナフセロースナノファイバー（AKCF）シートに、n型半導体特性（負電圧領域に電流の電圧依存性が反転する挙動）が発現したことを確認した。また直流通電時の並列回路（低伝導帯）から交流通電時の並列回路（高伝導帯）に変化する特性も示した。
このような特徴から、高価な高純度シリコン（Si）素材やレアメタルを用いた化合物半導体と異なり、低廉で無害のバイオ素材による半導体作製の可能性も出てきた。また日本に豊富に存在する森林資源を活用することで、植物由来の半導体によるペーパーエレクトロニクスの実用化が期待されるとしている。
※セルロースが主成分の植物繊維をナノメートルサイズまでほぐして微細化した素材。
論文情報：【Scientific Reports】A novel n-type semiconducting biomaterial
