Transistor dalle dimensioni atomiche, Nova il Sole24Ore

06 Giugno 2018
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Quattro ricercatori italiani della Flagship Graphene, il progetto Europeo decennale da 1 miliardo di euro dedicato ai materiali bidimensionali, si sono messi insieme per immaginare quelli che potrebbero essere i transistor del futuro capaci di continuare a rispettare la legge di Moore.

La risposta di Giuseppe Iannaccone, Francesco Bonaccorso, Luigi Colombo e Gianluca Fiori è che “l’ingegnerizzazione quantistica dei transistor realizzata attraverso eterostrutture verticali e laterali” rappresenta un’importante opportunità per i computer di domani, anche se la strada per la loro implementazione è ancora “estremamente impervia”, come hanno spiegato sulla rivista “Nature Nanotechnology”.

E’ Bonaccorso, dei Graphene Lab dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, a spiegarci cosa si nasconde dietro questa sfida che parte dall’utilizzo dei materiali a due dimensioni, tra cui quello più noto è il grafene, anche se ne esistono potenzialmente diverse centinaia ottenibili attraverso differenti tecniche di produzione.

Questi materiali possono essere combinati tra loro come mattoncini di Lego per realizzare dispositivi elettronici, e “l’accostamento può avvenire sia depositandoli uno sull’altro, che affiancandoli”. Nel primo caso si ottengono le cosiddette “eterostrutture verticali”, nel secondo quelle laterali.

I diversi materiali usati come ingredienti hanno caratteristiche differenti: ossia essere isolanti, conduttori, o ancora semiconduttori e, ”in base alla sequenza scelta, si disegnano con precisione le proprietà desiderate” del dispositivo finale. Nel caso delle eterostrutture, sia verticali che laterali, queste possono essere definite con una precisione notevole, effettuando un vero e proprio “fine tuning”, fino a costruire “dei dispositivi concettualmente diversi da quelli esistenti”, conclude Bonaccorso.

In pratica, con questa tecnica diventerà possibile assemblare transistor di nuova concezione che operano su dimensioni atomiche e che, per molte applicazioni specifiche, saranno più performanti dei computer basati su tecnologia “convenzionali”.

Queste previsioni sono il frutto dell’esperienza congiunta dei quattro ricercatori, tutti peraltro impegnati a diverso titolo nel Flagship Graphene. Iannaccone e Fiori sono degli esperti di simulazione al computer dell’Università di Pisa, e hanno quindi simulato su software il comportamento dei transistor futuri; Colombo -che lavora all’Università del Texas a Dallas ed è membro del Sac (consiglio consultivo strategico) della Flagship- è specializzato nei dispositivi elettronici, e infine Bonaccorso studia invece i materiali, in particolare quelli bidimensionali.

I quattro ricercatori sono partiti dai risultati ottenuti nei laboratori di tutto il mondo, ma hanno di fatto definito delle vere e proprie linee guida, mettendo nero su bianco, come spiega Bonaccorso, “una visione di sviluppo sui dispositivi di prossima generazione”.

Il percorso verso questo traguardo è tuttavia ancora accidentato, e non è detto che la scommessa possa essere vinta. La tecnologia per realizzare la crescita delle eterostrutture è infatti ancora “allo stadio di infanzia”, come hanno spiegato nel loro articolo. Anche per questo motivo è fondamentale avere delle linee guida precise, capaci di aiutare a focalizzare lo sforzo della ricerca verso quelle strategie che presentano maggiori probabilità di successo.

E’ lo stesso principio che oggi guida la Flagship Graphene, programma di ricerca iniziato nel 2013 che il primo aprile è entrato in una nuova fase chiamata Core 2, sempre più focalizzata verso l’industrializzazione delle ricerche più avanzate e tecnologicamente più evolute del progetto. Per accelerare questo processo, da aprile il programma ha destinato un budget specifico di oltre 2 milioni di euro al workpackage legato allo sviluppo e innovazione, di cui Bonaccorso è il “Deputy”. In otto centri di ricerca europei, quelli in cui i risultati ottenuti fino a questo momento sono più promettenti in termini di potenzialità di sviluppo industriale, sono stati nominati altrettanti “Business Developers”. Il loro compito è quello di studiare le possibilità di business legate alle scoperte sui materiali bidimensionali, e una di queste figure è stata destinata all’Itt di Genova per quanto concerne l’attività legata all’energia.

L’obiettivo è quello di “vendere” i risultati scientifici trasferendoli su applicazioni nel campo energetico, elettronico, biomedicale, dei materiali compositi e così via. Questo percorso, seguito anche nel settore dei transistor, potrà rendere l‘elettronica di domani sempre più performante e pervasiva, grazie al grafene e ai suoi fratelli a due dimensioni.