IBM fa luce coi nanocosi

Specchi microsocopici per creare sorgenti di luce efficienti per la fotocomputazione. Dispositivi che non producono più calore, ma solo energia. E poi ci sono memorie veloci come RAM, ma con tutte le caratteristiche di un disco fisso

Roma – Sembra quasi impossibile, ed in effetti è ancora tutto molto teorico, ma i ricercatori IBM del Watson Research Center di Yorktown Heights (New York) sostengono di avere tra le mani una scoperta duplice e rivoluzionaria: nanotubi di carbonio in grado di emettere luce con una efficienza centinaia di volte superiore ad ogni prototipo precedente, misurandosi alla pari e anzi superando i LED , nanotubi potenzialmente in grado in futuro di convertire tutta l’energia che li alimenta in luce. Senza disperdere un singolo milliwatt in calore.

Quest’ultima ipotesi resta, almeno per il momento, appunto una ipotesi. Più concreta è la realizzazione di LEN (Light Emission Nanotube) 400 volte più efficaci dei precedenti , grazie alla elaborazione di un nuovo metodo di produzione piuttosto innovativo: “Come molte sorgenti di luce, i nanotubi emettono luce in tutte le direzioni – spiega Phaedon Avouris, tra i responsabili del laboratorio di Big Blue – Il loro spettro di emissione è abbastanza ampio, al contrario della loro efficienza”. Occorreva dunque affrontare con metodo la questione, sfruttando i punti di forza e i limiti di questa tecnologia per addomesticarla e renderla più produttiva.

“Abbiamo affrontato tutti questi problemi – prosegue Avouris – rendendo la luce direzionale, così da poter esser accoppiata con un filtro ottico o un qualsiasi altro dispositivo. Abbiamo poi controllato lo spettro di emissione con una cavità ottica e abbiamo anche elaborato una teoria che dovrebbe aiutarci a raggiungere maggiore efficienza”.

Nello schema costruttivo del nuovo LEN, un singolo nanotubo di carbonio viene inglobato tra due superfici riflettenti: la prima, disposta sul fondo appoggiata ad un substrato di silicio, è costituita da un sottile spessore d’ argento , mentre la seconda, che ricopre la parte superiore, presenta una cavità attraverso cui far passare la luce ed è realizzata in oro . Sollecitando il nanotubo, che si comporta come un transistor, viene prodotta una certa quantità di luce, raccolta dai substrati metallici che fungono da specchi e convogliata nella singola cavità ricavata sul “coperchio”.

La lunghezza d’onda della luce risultante, spiegano da IBM, può essere regolata dalla distanza tra i due specchi – vale a dire tra lo strato in argento e quello in oro – aumentando l’efficienza del LEN di circa il 400 per cento, e restringendo al contempo l’ampiezza dello spettro di emissione ad appena il 10 per cento di quella originaria. Abbastanza per trasformare il prototipo in una fonte di luce stabile e precisa, ideale da inglobare ad esempio in dispositivi di comunicazione basati sulle fibre ottiche.

Lo studio portato avanti da Avouris e colleghi ha inoltre chiarito una volta per tutte le differenze tra elettroluminescenza e fotoluminescenza : le analisi hanno dimostrato che si tratta esattamente dello stesso fenomeno e hanno aperto la strada ad una disamina più approfondita della dispersione di calore tipica di questi nanocircuiti e che da lungo tempo ne limita lo sviluppo. Sebbene i dati ottenuti non siano ancora conclusivi, IBM ritiene di essere in grado di ridurre (se non azzerare) la formazione di calore sotto forma di emissione non-radiante tramite un campo elettrico applicato al materiale stesso, convertendo quindi in luce la maggior parte dell’energia fornita al circuito.

Una prospettiva davvero intrigante, destinata probabilmente a rivoluzionare il settore della nanotecnologia fotonica, ma che non costituisce l’unica novità del campo delle ultime settimane. Anche le memorie, volatili e non, potrebbero presto vedere rivoluzionato il panorama del settore grazie all’arrivo dei tanto agognati materiali ferroelettrici , anche questi basati su tecnologia nano. Il Max Planck Institute di Halle , in collaborazione con un laboratorio coreano, ha infatti reso noto di aver sviluppato una nuova tecnica litografica non distruttiva per la struttura di questo tipo di materiali.

Il risultato è una memoria dalla impressionante densità di 176 gigabyte per pollice quadrato , veloce come una RAM e in grado di conservare i dati come un hard disk. Proprio per queste loro virtù, le memorie ferroelettriche potrebbero essere impiegate indifferentemente sia all’interno dei computer, per svolgere il compito di memoria volatile e memoria di massa, sia all’interno di dispositivi portatili come i lettori MP3: il risultato sarebbe costituito da apparecchi rapidi nella risposta e con ampia capacità di immagazzinamento, senza che questo aggravi né i costi né le dimensioni complessive degli apparati, e magari semplificandone pure il design interno.

Luca Annunziata

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