Grafene: il futuro dell’elettronica

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di Marco Milano

Se ne parla da tempo, è una delle promesse per la nuova era dell’elettronica. Se l’era del silicio è quasi al capolinea, per raggiunta saturazione tecnologica e di mercato, il grafene si prospetta come il suo sostituto ideale. Derivato dalla grafite – il materiale di base delle comuni matite – il grafene consiste in una membrana bidimensionale del 6C, un elemento capace di cristallizzare in diverse forme, ciascuna con proprietà fisiche differenti, con una struttura cristallina esagonale e spessore pari ad un atomo. I calcoli teorici sul comportamento di questa sottilissima lamina, suggerirebbero la difficoltà di resistenza al calore, ma nella pratica è un impercettibile movimento oscillatorio che ne garantisce la resistenza della struttura. Conducibilità termica e resistenza più efficiente del diamante, impermeabilità e trasparenza sono tra i vantaggi offerti dal grafene. Ma sono proprio le sue dimensioni ridotte in spessore che forniscono l’eccezionale caratteristica di alta conducibilità elettrica, motivo per cui si affidano al grafene le speranze per una nuova era elettronica. Un lavoro pubblicato sulla rivista Nature Physics annuncia dei risultati che potrebbero accelerare la produzione di una nuova generazione di apparecchiature elettroniche – transistor più veloci, fotorivelatori e schermi tattili, tra le possibili applicazioni.

Il team, guidato proprio da Andre Geim e Konstantin Novoselov, i vincitori del premio Nobel per la Fisica nel 2010 per aver estratto il grafene dalla grafite, e in collaborazione con l’Istituto per le tecnologie microelettroniche di Mosca l’Istituto di Scienza dei Materiali di Madrid, ha proposto uno studio più approfondito sulle interazioni tra elettroni e proprietà ottiche del grafene. Inserendo dei fogli del materiale innovativo in una ‘camera vuota’, il team di Manchester è stato in grado di valutare l’assenza di dispersione degli elettroni nel grafene. In queste condizioni, in sostanza, aumenta ancora di più la conducibilità elettrica. ”La nostra scoperta – ha dichiarato Novoselov – potrebbe avere immediate applicazioni per la costruzione di dispositivi elettronici perché l’ulteriore comprensione delle proprietà elettroniche di questo materiale ci porta un passo più vicini allo sviluppo dell’elettronica del grafene”. Negli ultimi anni, grossi passi avanti sono stati fatti in questo settore di ricerca: i primi prototipi di microchip in grafene risalgono al 2008, grazie agli studi dell’IBM e lo scorso giugno la rivista Science ha pubblicato l’ultimo lavoro della multinazionale, un dispositivo pensato per la tecnologia wireless in grado di operare fino a frequenze di 10 gigahertz – ma le prestazioni possibili sono anche più alte. Gli alti valori di trasparenza e flessibilità del grafene, lasciano immaginare applicazioni anche per una nuova classe di panneli fotovoltaici e schermi flessibili, oltre a possibilità anche per il settore biomedico – il grafene può funzionare come nanomateriale protettivo per aiutare la crescita cellulare, meglio anche dei nano tubi in carbonio.

I limiti ancora da superare sono i costi relativamente alti e la complessità delle produzioni industriali su larga scala. In attesa del passaggio di testimone definitivo col vecchio silicio.

 

Anna Esposito

Partenopea, agnostica, grafomane appassionata di politica e di buon vino. Non correggo il caffè. Direttore editoriale di Itali@Magazine.

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