Il grafene e una nuova dimensione
Un crescente numero di scienziati riconosce che il grafene, un allotropo del carbonio, è il silicio del futuro. Ma sanno anche che il grafene è troppo conduttivo per essere usato nei chip dei computer. Ora un team di ricerca dell'Università di Manchester nel Regno Unito potrebbe aver trovato un modo per risolvere questo problema. Presentato sulla rivista Science, lo studio dimostra che un transistor potrebbe essere di fatto l'anello mancante perché il grafene diventi il silicio del futuro. Questa scoperta apre una terza dimensione nella ricerca sul grafene. Il gruppo di Manchester, coordinato dal professor Andre Geim e Konstantin Novoselov, che hanno vinto il Premio Nobel e che quest'anno sono stati fatti cavalieri, osserva che il grafene è un materiale affascinante con una miriade di proprietà, ottiche, meccaniche, elettroniche e chimiche. Gli esperti dicono che il grafene può essere usato per formare la base dei chip dei computer, sostituendo il silicio. Le aziende di tutto il mondo, come Samsung, Intel e IBM, hanno già manifestato il loro interesse per il grafene. Sono già stati dimostrati singoli transistor con frequenze molto alte (fino a 300 GHz) da parte di diversi gruppi in tutto il mondo. Il problema di questi transistor, però, è che non possono essere messi molto vicini in un chip per computer perché "perdono" troppa corrente, anche nello stato più isolante del grafene. Questa corrente elettrica porta velocemente alla fusione del chip. Nonostante siano stati fatti vari studi per risolvere questo problema negli ultimi otto anni, non è emersa alcuna soluzione valida. Il team di Manchester però ha trovato il pezzo mancante di questo puzzle. Secondo i ricercatori, il grafene dovrebbe essere usato nella direzione verticale piuttosto che il quella laterale (in un piano). Il team ha usato il grafene come elettrodo dal quale gli elettroni si incanalavano attraverso un dielettrico in un altro metallo. I ricercatori lo chiamano diodo tunnel. Si sono occupati principalmente di una caratteristica unica del grafene: come un voltaggio esterno possa cambiare fortemente l'energia degli elettroni che passano dal tunnel. Quello che hanno ottenuto è un nuovo tipo di dispositivo, cioè un transistor a effetto di campo verticale che crea un tunnel dove il grafene è l'ingrediente principale. "Abbiamo provato un approccio nuovo dal punto di vista concettuale all'elettronica del grafene," dice l'autore anziano dello studio, il dott. Leonid Ponomarenko della Facoltà di fisica e astronomia dell'Università di Manchester. "I nostri transistor funzionano già molto bene. Credo che si possano migliorare ancora, che possano essere ridotti a dimensioni nell'ordine del nanometro e funzionare a frequenze al di sotto dei THz. Il professor Novoselov aggiunge: "È una nuova prospettiva per la ricerca sul grafene e le probabilità di un'elettronica basata sul grafene non sono mai state così alte." Il grafene però non può funzionare da solo, sono necessari anche altri materiali. Il gruppo di Manchester ha messo insieme il grafene e piani atomici nitruro di boro e bisolfuro di molibdeno per sviluppare i transistor. Questi transistor sono stati fatti strato per strato in una sequenza desiderata, su scala atomica. Questi tipi di superstrutture a strati non esistono in natura, dicono i ricercatori. Questo concetto innovativo offre nuovi gradi di funzionalità, di cui il transistor tunnel è un componente fondamentale. "Il transistor di cui è stata fatta la dimostrazione è importante ma il concetto di un insieme di strati atomici è probabilmente ancora più importante," dice il professor Geim. Il professor Novoselov aggiunge: "Il transistor tunnel è solo un esempio dell'inesauribile collezione di strutture a strati e nuovi dispositivi che possono essere creati adesso da un tale assemblaggio. Offre un'infinità di opportunità sia per la fisica fondamentale che per le sue applicazioni. Altri possibili esempi sono i diodi a emissione di luce, i dispositivi fotovoltaici e così via."Per maggiori informazioni, visitare: Università di Manchester: http://www.manchester.ac.uk/ Science: http://www.sciencemag.org/
Paesi
Regno Unito