Micronastri di grafene metallizzato

Micronastri di grafene metallizzato per migliorare l'elettronica dei dispositivi

Gli ingegneri della Berkeley hanno realizzato dei micronastri in grafene metallizzato che possono agire come veri e propri fili nei dispositivi elettronici del prossimo futuro
Micronastri di grafene metallizzato per migliorare l'elettronica dei dispositivi FASTWEB S.p.A.

Il silicio è stato il materiale preferito per l'elettronica per decenni, ma l'industria sta iniziando a scontrarsi con i limiti della sua efficienza. Il passo successivo potrebbero essere transistor e circuiti in carbonio, e gli ingegneri della UC Berkeley hanno creato micronastri di grafene metallizzato, che possono agire come fili in una elettronica interamente in carbonio.

La legge di Moore è una teoria che descrive la velocità del progresso tecnologico, sostenendo che il numero di transistor su un chip di computer raddoppierà ogni due anni circa. Sebbene sia stato vero per decenni, questa tendenza sta rallentando negli ultimi anni, man mano che raggiungiamo i limiti fisici di ciò che è possibile con il silicio.

Abbondante, economico e disponibile in una varietà di forme, il carbonio è un ottimo contendente per mantenere in vita la legge di Moore, in particolare se è possibile ottenere circuiti interamente in carbonio. I nanotubi di grafite, diamante e carbonio sono tutte forme di carbonio che si sono dimostrate utili in vari componenti elettronici. Ma forse il più promettente è il grafene, un reticolo di carbonio dello spessore di un solo atomo. E anche questo può avere forme diverse: fogli piatti, palline accartocciate, minuscoli punti quantici o "micronastri", appunto, lunghi e sottili.

È l'ultimo materiale con cui il team di ingegneri Berkeley hanno deciso di "giocare". I micronastri in grafene sono solitamente semiconduttori, ma il team è riuscito a trasformarli in metalli, il che li rende ben più conduttivi e in grado di agire come fili per trasportare elettroni attorno a un circuito. "Riteniamo che questa sia davvero una svolta", afferma Felix Fischer, autore dello studio. "È la prima volta che possiamo creare intenzionalmente un conduttore metallico ultra sottile con materiali a base di carbonio, senza la necessità di drogaggio esterno".

Per creare questi nanonastri metallici, il team ha cucito insieme brevi segmenti usando il calore per far reagire chimicamente le molecole e unirsi insieme, formando una catena più lunga. Una volta completato, i ricercatori hanno scoperto che i micronastri avevano le proprietà elettroniche di un metallo, con ogni segmento che contribuisce con un solo elettrone conduttore che può quindi fluire liberamente lungo il nastro. Infine, il team ha apportato una piccola modifica alla struttura per aumentarne ulteriormente le prestazioni.

"Usando la chimica, abbiamo creato un piccolo cambiamento, un cambiamento in un solo legame chimico ogni 100 atomi circa, ma che ha aumentato la metallicità dei micronastri di un fattore 20, e questo è importante, da un punto di vista pratico, per renderlo un buon metallo", dice Michael Crommie, un autore dello studio.

Sebbene i nanotubi di carbonio siano eccellenti conduttori e abbiano mostrato risultati promettenti nell'elettronica, il team afferma che sono più difficili da produrre su larga scala. I micronastri, invece, sono più facili da produrre, rendendo l'elettronica interamente in carbonio molto più praticabile. "I nanotubi ci consentono di accedere chimicamente a un'ampia gamma di strutture utilizzando la fabbricazione dal basso verso l'alto, cosa non ancora possibile con i nanotubi", afferma Crommie. "Questo ci ha permesso, fondamentalmente, di unire elettroni insieme per creare un micronastro metallico, qualcosa che non era mai stata fatta prima. Questa è una delle grandi sfide nell'area della tecnologia dei micronastri in grafene ed è per questo che ne siamo così entusiasti ".

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.

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