Il futuro degli ultra-materiali a due dimensioni: la scoperta dei prof pisani
A distanza di pochi giorni dal via a BeDimensional all’interporto di Guasticce
Così le news dell’ateneo pisano rappresentano simbolicamente dal punto di vista grafico un esempio di materiale a due dimensioni
PISA. Sono materiali talmente sottili da esser definiti a due sole dimensioni – come una sorta di “foglio” a spessore pressoché zero – e per le proprietà fisico-chimiche che hanno sono destinati a aprire la porta del futuro. Poche settimane fa è stato annunciato all’interporto di Guasticce, alle spalle del porto di Livorno, l’insediamento di BeDimensional, una realtà industriale che annuncia l’intenzione di operare in questo campo; adesso arriva qualcosa che fa capire come anche l’università di Pisa sia all’avanguardia negli studi in questo campo. Il riferimento è al fatto che uno studio di ingegneri, fisici e chimici dell’ateneo pisano in collaborazione con l’Università di Scienza e Tecnologia di Wuhan (Cina) ha presentato «un nuovo approccio alla produzione di transistor bidimensionali che ne aumenta le prestazioni ed è compatibile con i processi di produzione industriale», come spiegano dal quartier generale dell’università di Pisa. Lo dicono segnalando che la ricerca è stata pubblicata nel numero di maggio della rivista “Nature Electronics”: tutto questo faciliterà «il futuro trasferimento tecnologico una volta che la tecnologia sarà matura».
E’ la riprova che un “microclima” di innovazione favorisce l’innovazione: e il polo costiero che comprende le aree livornesi, pisane e lucchesi hanno un ineguagliato concentrato di infrastrutture (a cominciare da un porto, un aeroporto e un interporto, tutti e tre di rilevante importanza), di sapere (una università di peso più Scuola Normale, Sant’Anna e Imt Alti Studi) e di industria (la farmaceutica, la nautica, l’aerospaziale e la chimica, solo per citarne alcune). Il tutto in un contesto che può contare su una vasta piana alle spalle di Livorno e Pisa: a differenza dei porti liguri, sempre alle prese con le montagne a un passo dal mare…
Gianluca Fiori, docente di elettronica al Dipartimento di ingegneria dell’informazione dell’Università di Pisa lo mette in chiaro così: «I transistor sono i “mattoncini” di base dei circuiti elettronici che costituiscono i nostri calcolatori. Sono molti anni che la ricerca in microelettronica cerca soluzioni che vadano oltre le prestazioni dei dispositivi basati sul silicio, orientandosi sui semiconduttori bidimensionali, dello spessore di uno o due atomi, che consentono di miniaturizzare i transistor e quindi di aumentarne il numero all’interno dei calcolatori, con un conseguente aumento di velocità ed efficienza». Ma c’è un “ma”, come sottolinea lo studioso: «Il processo di produzione dei transistor bidimensionali presenta ancora delle criticità dovute alla presenza di difetti che ne limitano le prestazioni».
Lo studio dei prof pisani in tandem con i colleghi cinesi mette nero su bianco «un metodo per migliorare la qualità dei materiali bidimensionali utilizzando l’ossigeno per aumentare le prestazioni dei transistor», afferma Damiano Marian, docente di fisica della materia al Dipartimento di fisica all’Università di Pisa. «Questo – sostiene – rappresenta un altro passo concreto verso la realizzazione di calcolatori basati su dispositivi bidimensionali».
L’articolo pubblicato su “Nature Electronics”
Il polo di BeDimensional all’interporto di Guasticce
Secondo quanto ribadisce il professor Marian, a Pisa si è focalizzata l’attenzione sulla messa a punto teorica del sistema mentre gli studiosi dell’ateneo cinese hanno curato la parte sperimentale: «Grazie a simulazioni a principi primi, in grado di modellare il comportamento della materia a livello atomico, siamo riusciti a spiegare le osservazioni sperimentali dimostrando come l’ossigeno possa “riparare” alcuni difetti naturalmente presenti nei materiali bidimensionali, “curando” il materiale che verrà utilizzato per costruire i transistor».
«Di norma, questi difetti che consistono in atomi mancanti all’interno della struttura – avverte Teresa Cusati, chimico teorico e tecnologa del Dipartimento di ingegneria dell’informazione dell’Università di Pisa –limitano il passaggio delle cariche elettriche: questo riduce le prestazioni dei dispositivi». La novità dell’équipe pisano-cinese, dove sta? Come dice Cusati, nel fatto che «introducendo in modo controllato atomi di ossigeno nel materiale, è stato possibile neutralizzare gran parte di questi difetti, favorendo il movimento delle cariche elettriche all’interno del transistor e migliorando l’interfaccia tra il materiale e i contatti metallici». È un approccio che è stato ritenuto «compatibile con i processi di fabbricazione industriale»: in tal modo, con questa “cura” i transistor possono raggiungere «un trasporto elettrico circa tre volte superiore rispetto ai dispositivi non trattati».
La sede del rettorato dell’Università di Pisa
