Molibdenite: il materiale per i transistor del futuro

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Il mondo dell’elettronica sta per subire una rivoluzione: così riferisce un gruppo di ricerca del Laboratorio di Elettronica e Strutture Nanometriche dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Losanna, Svizzera), i quali hanno dimostrato le grandi potenzialità della molibdenite (chimicamente solfuro di molibdeno) come materiale di base per i transistor. Questa scoperta potrebbe portare ad avere un incremento delle loro prestazioni ad un costo ridotto grazie a un forte risparmio energetico.

I transistor sono elementi elettronici in grado di amplificare la corrente che passa al loro interno perché i materiali di cui sono fatti, per la loro stessa struttura, creano una distribuzione asimmetrica degli elettroni al loro interno. La loro architettura è organizzata infatti con delle unità ripetitive, ovvero gruppi di atomi uguali che si susseguono identici, tali che tra l’uno e l’altro si crea una distribuzione degli elettroni non simmetrica, cosa che a sua volta genera una tensione elettrica. Su questo principio si basa l’ampliamento delle corrente ed è per questo che tali sistemi sono così importanti e studiati in molti campi che spaziano dall’elettronica all’informatica.

I transistor attuali sono fatti di solito o di silicone o di grafene, e soprattutto quest’ultimo è tuttora considerato un ottimo materiale per questo tipo di applicazione. Ma la scoperta dei ricercatori di Losanna sta nell’aver trovato qualcosa con ulteriori vantaggi di efficienza e di costi. La molibdenite infatti è un materiale bidimensionale. Questo significa che le sue unità ripetitive sono dei sottili fogli atomici impilati uno sull’altro dello spessore di 0,65 nanometri (dimensioni confrontabili con quelle di un atomo), e gli elettroni possono circolarvi liberamente come fanno nel silicone, i cui strati sono però spessi più del doppio, circa 2 nanometri.

Rispetto al grafene, invece, la molibdenite ha un altro vantaggio: possiede uno spazio libero tra gli strati atomici, che permette ad alcuni elettroni di saltare da una banda all’altra potenziando le capacità di amplificazione della corrente. Il grafene non può fare altrettanto, e ciò lo rende meno adatto ai transistor.

In ultimo, la molibdenite consente un notevole risparmio energetico rispetto a tutti i materiali oggi impiegati per lo stesso scopo, perché permette un più efficiente sistema di accensione/spegnimento nel transistor stesso. Le cifre di cui si parla sono enormi: infatti, almeno rispetto al silicone, il consumo è di 100 mila volte inferiore.

La prima applicazione a cui la comunità scientifica sta pensando, riferita soprattutto alle ridotte dimensioni, è nel campo delle apparecchiature nanoelettroniche. Attendiamo ora di vedere i primi risultati pratici.

Roberta De Carolis

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