di Luca Lamberti

 

Il cuore pulsante della stragrande maggioranza dei dispositivi informatici di cui non possiamo fare a meno è in gran parte costituito da silicio, il secondo elemento più abbondante sul pianeta Terra, subito dopo l'ossigeno.

Questo materiale si presenta sotto varie forme - rocce, argilla, sabbia e terra – e, pur non essendo il miglior semiconduttore esistente, è di gran lunga il più disponibile, attestandosi come il componente essenziale di sensori, celle solari e circuiti integrati nei nostri computer e smartphone.

Ma c’è futuro oltre il silicio? Pare proprio di sì. Gli ingegneri del MIT (Massachusetts Institute of Technology) hanno sviluppato una tecnica per fabbricare pellicole semiconduttive ultrasottili composte da alcuni materiali alternativi, soprattutto arseniuro di gallio, nitruro di gallio e fluoruro di litio – ovvero semiconduttori inorganici che sino ad ora erano stati esclusi dall’uso su larga scala per via dei loro costi proibitivi, difficilmente compensabili dai costi di mercato.

Cos’è cambiato? Finalmente al MIT hanno messo a punto un metodo economicamente efficace per riuscire a fabbricare componenti elettronici flessibili - frutto di qualsiasi combinazione di elementi semiconduttori - “garantendo risultati migliori rispetto al silicio”, afferma Jeehwan Kim, professore associato allo sviluppo professionale nei Dipartimenti di Ingegneria meccanica e Scienza dei materiali e Ingegneria dell’Istituto.

I test sono iniziati nel 2017 a partire da un metodo per produrre "copie" di costosi materiali semiconduttori ricorrendo al grafene, mediante una tecnica – chiamata "epitassia remota" – che permette di fabbricare un film di semiconduttori più costosi del silicio – come l’arseniuro di gallio – in modo decisamente più economico, creando delle copie perfette a un costo contenuto. “È simile al procedimento in cui due magneti si possono attrarre anche attraverso un sottile foglio di carta, tanto che maggiore è il grado di polarità, più forte è l'interazione atomica, anche attraverso più fogli di grafene”.

"Le persone – prosegue Kim – sino ad oggi hanno utilizzato principalmente il silicio perché economico, ma grazie a una attenta scelta di due elementi di carica atomica opposta, è possibile replicare più volte un semiconduttore inorganico più costoso, sfruttando le capacità del grafene”, al punto che Kim e il suo staff immaginano che l'epitassia remota possa ora essere utilizzata per fabbricare pellicole ultrasottili e flessibili da un'ampia varietà di materiali semiconduttori, purché i materiali siano fatti da atomi con un grado di polarità opposta al grafene.  

Il vantaggio è soprattutto in prospettiva futura. “Tali film ultrasottili potrebbero potenzialmente essere impilati, uno sopra l'altro, per produrre dispositivi multifunzionali piccoli, flessibili, come sensori indossabili, celle solari flessibili e magari, nel lontano futuro, cellulari che si attaccano alla pelle – afferma Kim. Allo stesso modo, nelle città intelligenti del domani, avremmo bisogno di dispositivi di calcolo e rilevamento ad alta potenza ed estremamente sensibili, realizzati con materiali migliori, sfruttando la duttilità del grafene, abbattendo i costi di mercato dei semiconduttori più pregiati ed efficienti”.

Insomma, il domani è sempre più vicino.