Il primo semiconduttore in grafene, il materiale sottile come un atomo

Il grafene è stato trasformato per la prima volta in semiconduttore: dopo 10 anni di lavoro un gruppo di ricerca congiunto dell'Università di Tianjin in Cina e dell'Istituto di Tecnologia della Georgia negli Stati Uniti è riuscito finalmente a usare questo promettente materiale in applicazioni elettroniche, proprio mentre il silicio si avvicina al suo limite nel processo di minuaturizzazione. Il risultato è nature.com/articles/s41586-023-06811-0">pubblicato sulla rivista Nature.

Da anni il grafene è al centro di molti studi perché dotato di incredibili proprietà che lo rendono, sulla carta, un materiale rivoluzionario per moltissimi settori, tra cui l'elettronica, ma a causa di alcune particolarità è stato quasi impossibile trasformare queste promesse in realtà. Una novità importante arriva ora nelle applicazioni per l'elettronica perché la squadra di ricerca guidata da Jian Zhao è riuscita a realizzare nel grafene dei band gap, dei 'buchi' che permettono al grafene di non far passare le cariche elettriche. Si tratta di bande non conduttive che possono essere usate come interruttori per controllare il passaggio delle cariche elettriche, proprio come avviene nei più comuni semiconduttori come il silicio.



"Ora disponiamo di un semiconduttore di grafene estremamente robusto con 10 volte la mobilità del silicio e che ha anche proprietà uniche non disponibili nel silicio", ha detto Walt de Heer, il coordinatore dello studio. Una proprietà resa possibile facendo crescere grafene, una sorta di rete di un solo strato di atomi di carbonio, su un cristallo di carburo di silicio in una nuova forma rinominata grafene epitassiale. Una soluzione che permette di sfruttare le proprietà tipiche del grafene, ossia trasmettere cariche elettriche in modo molto più veloce del silicio, e allo stesso tempo controllare il movimento delle cariche come avviene nei semiconduttori. "È come guidare su una strada sterrata invece di guidare su un'autostrada", ha detto de Heer. Una novità che potrebbe avere un enorme impatto per le tanto attese applicazioni del grafene e le varie promesse di rivoluzionare il mondo dell'elettronica.