Scoperto un materiale superatomico: a cosa servirà?

Nel campo dei semiconduttori è in corso un lavoro frenetico negli ultimi anni. In una recente ricerca, gli scienziati hanno fatto intravedere una rivoluzione grazie a un materiale superatomico appena scoperto.

Nelle condizioni attuali, il componente più critico nel campo dei semiconduttori è senza dubbio il silicio. Tuttavia, da tempo si stanno conducendo studi intensi per sviluppare un'alternativa al silicio. In questo contesto, gli scienziati hanno scoperto che un materiale "superatomico" è il semiconduttore più veloce ed efficiente mai visto finora, capace inoltre di trasportare energia molto più rapidamente del silicio.

SI COMPORTA COME UN SUPER ATOMO

Secondo quanto riportato da Donanımhaber, il silicio ha attualmente un valore inestimabile per i semiconduttori, che rappresentano il cuore dei dispositivi elettronici. Questi materiali sono alla base dei transistor e dei circuiti integrati e costituiscono l'infrastruttura di tutto, dagli smartphone ai supercomputer. Gli scienziati della Columbia University hanno trovato un nuovo materiale semiconduttore che offre prestazioni migliori di qualsiasi altro. Il materiale, noto come Re6Se8Cl2, è composto da una miscela di renio, selenio e cloro; i suoi atomi si uniscono comportandosi come un grande atomo, un "super atomo". È proprio da qui che deriva la sua velocità.

In qualsiasi materiale, la struttura atomica emette piccole vibrazioni che agiscono come particelle quantistiche chiamate fononi, in grado di disperdere particelle che trasportano energia come elettroni o eccitoni. Questa energia viene rapidamente dissipata sotto forma di calore, e gestirla è un problema fondamentale che si incontra costantemente nella progettazione di chip e sistemi elettronici.

Il Re6Se8Cl2 scoperto ha un asso nella manica. Gli eccitoni, quando vengono colpiti dai fononi, non si disperdono, ma si legano a essi, formando un'altra forma chiamata eccitone-polarone acustico. Sebbene questi siano ancora in grado di trasportare energia, si muovono molto più lentamente degli eccitoni normali. Alla fine, curiosamente, questo porta a velocità superiori rispetto al silicio.

Probabilmente tutti noi abbiamo ascoltato almeno una volta nella vita l'iconica favola della tartaruga e della lepre. Proprio come la tartaruga vince inaspettatamente la gara tra i due, la situazione è molto simile nel caso del semiconduttore scoperto.

In sostanza, gli elettroni possono muoversi a velocità incredibili sul silicio, ma tendono a saltare qua e là in modo imprevedibile, proprio come una lepre. Di conseguenza, questo non è il tipo di percorso ideale. D'altra parte, gli elettroni nel Re6Se8Cl2 avanzano come una tartaruga: non saltano a destra e a sinistra, non sono influenzati dai fononi e, alla fine, procedono più lontano e in modo più coerente nel tempo.

Alla luce di ciò, il team di ricerca stima che i dispositivi elettronici realizzati con questo materiale potrebbero essere sei volte più veloci di quelli attuali. Tuttavia, siamo ancora all'inizio del percorso per il Re6Se8Cl2 e gran parte della ricerca rimane a livello teorico. Milan Delor, uno degli autori dello studio, afferma: "Il Re6Se8Cl2 è, in termini di trasporto di energia, il miglior semiconduttore che conosciamo finora".

Forse non vedremo mai il materiale chiamato Re6Se8Cl2, ma il team di ricerca ritiene che si possano trovare materiali più accessibili ed economici in grado di mostrare comportamenti simili.

Fonte della notizia: 12punto