2 Marzo 2024
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Scienza e tecnologia

L’informatica rompe la barriera della velocità con il grafene

La creazione del primo semiconduttore realizzato con questo materiale bidimensionale segna il superamento dei limiti fisici del silicio, decuplicandone la velocità di trasmissione degli impulsi.

Il limite degli attuali computer, rispetto alle potenzialità, è quello di non essere abbastanza veloci. E così ecco che il silicio sta per diventare un antenato di ciò che sarà l’informatica del futuro, tanto che la sua Valley potrebbe presto sembrare obsoleta.  Un gruppo di ricercatori del Georgia Institute of Technology e dell’Università di Tianjin, guidato dal professor Walter de Heer, ha infatti recentemente raggiunto una pietra miliare nell’ambito dell’elettronica: la creazione del primo semiconduttore funzionale realizzato in grafene. Un materiale che potrebbe ridefinire il panorama tecnologico grazie alle sue eccezionali caratteristiche, che lo rendono adatto a sviluppare semiconduttori evoluti per trasmettere l’impulso a una velocità impressionante.

In sintesi: il grafene è un materiale bidimensionale, composto da atomi di carbonio disposti in una struttura a nido d’ape, con uno spessore pari a un singolo atomo. Le sue caratteristiche, come l’elevata conduttività elettrica, la flessibilità e la trasparenza, lo hanno già reso prezioso nell’elettronica moderna. Tuttavia, ha finora presentato una limitazione significativa rispetto al silicio, mancando di un band gap – ovvero l’intervallo di energia interdetto agli elettroni – adeguato alle necessità. I ricercatori, invece, sono riusciti in questo caso a conferire al grafene proprietà di semiconduttore facendolo “crescere” su wafer di carburo di silicio. Questo processo ha portato tecnicamente alla creazione di grafene “epitassiale”, un singolo strato legato chimicamente al carburo di silicio, introducendo finalmente un band gap e dimostrando eccellenti caratteristiche appunto di semiconduzione. I test hanno rivelato che il nuovo semiconduttore ha una mobilità elettronica 10 volte superiore rispetto al silicio, aprendo la strada a prestazioni e applicazioni senza precedenti.

Il professor de Heer ha dichiarato che una nuova barriera è stata superata: «Ci eravamo cullati pensando che il silicio fosse il punto massimo dell’elettronica. Ma non è così. Era solo l’inizio». Il grafene, oltre a offrire una mobilità elettronica notevolmente superiore, si dimostra anche estremamente robusto, gestendo correnti elevate senza surriscaldarsi o danneggiarsi. E così il nuovo tipo di semiconduttore apre la strada alla rivoluzione nel campo dell’elettronica, consentendo l’utilizzo delle proprietà ondulatorie della meccanica quantistica degli elettroni. E con il silicio che si avvicina ai suoi limiti fisici, questa innovazione assume un ruolo fondamentale nell’incontro della crescente domanda di elaborazione con dispositivi sempre più compatti, anche per la caratteristica di essere compatibile con i metodi convenzionali di lavorazione della microelettronica, rimuovendo ostacoli potenziali alla sua diffusione. E dimostrando che in campo tecnologico, l’impossibile ha una frontiera ancora molto lontana.

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