Ilaria Rosella Pagliaro Innovazione epocale nel campo dei semiconduttori: il grafene, per la prima volta, è stato trasformato in un semiconduttore funzionante e scalabile, promettendo un futuro con computer più veloci ed efficienti, superando i confini tecnologici dei tradizionali chip di silicio
@GeogiaTech
Un materiale sottile quasi quanto l’invisibile, più resistente dell’acciaio e con una capacità di conduzione elettrica straordinaria, sta per trasformare il mondo della tecnologia. Non è fantascienza, ma la realtà del grafene. Per anni, le sue incredibili proprietà hanno stimolato la fantasia degli scienziati, soprattutto nel campo dei semiconduttori. Ora, questa visione sta diventando concreta, spianando la strada verso una nuova era di computer ultraveloci ed efficienti. Per la prima volta nella storia della tecnologia, gli scienziati sono riusciti a sviluppare un semiconduttore funzionale e scalabile a base di grafene.
Questa innovazione potrebbe segnare l’inizio di una nuova generazione di computer, caratterizzati da una velocità e un’efficienza superiore rispetto agli attuali chip di silicio. Il grafene, noto per la sua straordinaria resistenza e conduttività, è composto da un unico strato di atomi di carbonio. Queste caratteristiche lo rendono un materiale ideale per svariate applicazioni, ma fino ad oggi la realizzazione di un semiconduttore in grafene era rimasta un’ambizione irraggiungibile.
La sfida del bandgap
Il principale ostacolo alla creazione di un semiconduttore in grafene era l’assenza del bandgap, una caratteristica cruciale che permette agli elettroni di muoversi tra stati energetici diversi, rendendo possibile l’attivazione e la disattivazione del flusso di corrente. Questo meccanismo è fondamentale per il funzionamento dei computer digitali, che si basano su un sistema binario di zero e uno. Ricerche precedenti avevano dimostrato la possibilità di manipolare il grafene a piccola scala per ottenere proprietà semiconduttive, ma senza mai raggiungere una scalabilità pratica per l’impiego in chip per computer. Questi studi hanno svelato che particolari formazioni come rughe, cupole e fori nei fogli di grafene possono influenzare il flusso elettrico, aprendo la strada alla creazione di chip logici attraverso la gestione accurata di queste imperfezioni.
Il team di Walter de Heer, del Georgia Tech di Atlanta, ha segnato una svolta realizzando un grafene dotato di bandgap e costruendo un transistor funzionante. Il processo adottato dal gruppo di De Heer potrebbe essere facilmente scalabile, poiché si avvale di tecniche simili a quelle utilizzate per i chip di silicio. Il metodo prevede l’uso di wafer di carburo di silicio, riscaldati per evaporare il silicio e lasciare uno strato di grafene. De Heer ha enfatizzato le superiori proprietà elettriche del semiconduttore di grafene rispetto a quelli di silicio, paragonando la differenza a quella tra guidare su una strada di ghiaia e un’autostrada.
Nonostante la promettente scoperta, esistono ancora significative barriere alla sostituzione del silicio con il grafene. David Carey dell’Università del Surrey nel Regno Unito evidenzia l’importanza della scalabilità del nuovo metodo, ma rimane scettico sulla possibilità di un’imminente transizione dai chip di silicio a quelli di grafene. Ciò è dovuto sia alla necessità di ulteriori perfezionamenti nelle dimensioni, qualità e tecniche di produzione dei transistor di grafene, sia al consolidato predominio del silicio nell’industria.
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Fonte: Georgia Tech / Nature
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