Saranno di grafite i futuri chip?

IBM afferma di aver messo a punto una tecnica che, in un futuro non troppo lontano, permetterà di costruire transistor in grafite al posto del silicio. L'utilità? Creare circuiti molto più piccoli ed efficienti

Yorktown Heights (USA) – In futuro la comunissima grafite, lo stesso materiale che si trova nelle matite, potrebbe rimpiazzare il silicio all’interno degli odierni chip. A proclamarlo è un gruppo di ricercatori di IBM , che afferma di aver aperto la strada all’utilizzo della grafite per la costruzione di transistor molto più piccoli di quelli attuali.

Più nel dettaglio, gli scienziati di Big Blue sostengono di aver trovato il modo di “eliminare l’interferenza indesiderata dei segnali elettrici, generata quando si riduce il grafene – una forma di grafite bidimensionale dello spessore di un singolo strato atomico – a dimensioni dell’ordine di appena qualche atomo”.

Va detto che sono molti gli scienziati, nel mondo, che stanno esplorando l’uso del grafene come sostituto del silicio nei circuiti nanoelettronici. Il grafene è un reticolo bidimensionale, con struttura a nido d’ape, costituito da atomi di carbonio simili a una rete a maglie esagonali (“chicken wire”) su scala atomica: questa molecola bidimensionale ha suscitato un forte interesse scientifico e tecnologico perché presenta proprietà elettriche promettenti e potrebbe essere impiegata in transistor e circuiti su scale notevolmente ridotte.

IBM spiega però che uno dei maggiori problemi legati all’uso di questi nano-dispositivi è la relazione inversa tra le dimensioni del dispositivo e la quantità di rumore elettrico incontrollato che viene generato: quanto più essi vengono ridotti nelle dimensioni, tanto più cresce il rumore, ossia le cariche elettriche che rimbalzano intorno al materiale e che causano interferenze di ogni sorta, vanificandone l’utilità. Questo fenomeno è noto come Effetto Hooge e si verifica nei dispositivi tradizionali costituiti da silicio, così come nei nanonastri di grafene e nei dispositivi basati su nanotubi di carbonio.

“Su nanoscala, l’impatto sul rumore dell’Effetto Hooge è fortemente amplificato, perché le dimensioni si avvicinano ai limiti più piccoli, fino ad appena una manciata di atomi, e il rumore generato può essere maggiore del segnale elettrico che si deve ottenere, rendendo inutile il dispositivo”, ha spiegato Phaedon Avouris, lo scienziato che guida la ricerca di IBM nell’area dei nanotubi di carbonio e del grafene. “Per citare il famoso fisico Rolf Landauer, alla nanonscala il rumore è il tuo segnale ; in altre parole, non è possibile produrre alcun dispositivo elettronico utile in nanoscala se il rumore è paragonabile al segnale che si sta tentando di generare”.

Ora gli scienziati IBM hanno scoperto che il rumore nei dispositivi semiconduttori basati su grafene può essere in realtà soppresso e ne hanno riportato i risultati sulla rivista Nano Letters . Nei loro esperimenti, i ricercatori di Big Blue hanno scoperto che utilizzando due fogli di grafene – posti uno sopra l’altro – anziché uno soltanto, come si è fatto in passato, il rumore viene ridotto in modo significativo. Ciò consentirà, secondo IBM, di utilizzare il grafene per realizzare semiconduttori destinati all’impiego come sensori, dispositivi di comunicazione, sistemi informatici e altro ancora. Il silicio ha le ore contate?

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