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    Dopo il Web, arriva il grafene 2.0 Stampa E-mail
      Scritto da Amministratore  28/07/2010
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    Nongjian (NJ) Tao, un ricercatore presso il Biodesign Institute dell'Università Statale dell'Arizona, ha ideato una nuova tecnica di produzione del grafene, che consentirebbe, attraverso l'accentuazione delle caratteristiche di questo formidabile materiale, di utilizzarlo più proficuamente nei dispositivi elettronici ad alta velocità.

    IBM transistor in grafene Da quando è stato introdotto nell'industria elettronica, il grafene ha suscitato enorme interesse per le sue caratteristiche di conducibilità elettrica. Le ricerche vanno inoltre nella direzione di un suo possibile uso anche come semiconduttore. IBM, qualche mese fa, ha dimostrato che il grafene può essere impiegato per la produzione di un transistor con una frequenza di funzionamento massimo di 100 GHz.

    Il transistor di grafene che Tao ha realizzato, grazie alla collaborazione di colleghi di vari istituti di ricerca e università, è costituito da 13 anelli di benzene. La molecola di questo grafene, nota come coronene, manifesta un migliore band gap, che supererebbe uno dei principali impedimenti all'uso del grafene in elettronica.

    Per tentare una spiegazione semplice della problematica, partiamo dalla composizione base del grafene: esso è un materiale, ottenuto in laboratorio dalla grafite, costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio, stretti in una struttura a nido d'ape.

    Alcune caratteristiche del grafene, tuttavia, devono essere modificate per adattarsi alla costruzione di transistor, i quali, come spiega Tao, sono sostanzialmente degli interruttori che possono essere accesi o spenti. Un transistor di grafene è molto veloce ma il rapporto on/off è molto piccolo. Ciò è dovuto al fatto che lo spazio tra le bande di valenza e di conduzione del materiale — o gap di banda — è pari a zero per il grafene, spiega il ricercatore.

    Finora, per migliorare questo rapporto si è operato con tecniche nanometriche, ma esse si rivelano costose e quindi non applicabili su scala industriale. Ecco perché Tao ha rivolto la propria attenzione alle molecole di carbonio che costituiscono il grafene, operando una sintesi chimica sugli anelli di benzene, che costituiscono le strutture esagonali del grafene (6 atomi di carbonio per ognuna). Si è osservato infatti che quanto più gli anelli sono uniti, tanto più il grafene si avvicina al comportamento di un semiconduttore.

    In questo modo, si è sintetizzata una molecola di coronene e con dei leganti chimici, si sono potuti collegare ad essa degli elettrodi, per costituire un circuito in nanoscala. Quando è stato applicato un potenziale elettrico alla molecola, si è visto che essa assume il comportamento tipico del transistore, con un cambiamento di stato on/off reversibile.

    I transistori così prodotti eliminerebbero i difetti del grafene, parte dei quali derivanti, com'è noto da una diversa disposizione degli esagoni: infatti, in presenza di pentagoni o ettagoni (invece degli esagoni), la struttura del grafene si deforma. Le dimensioni ridotte di questi transistor infine fanno pensare a una buona resa in fase di produzione su larga scala e il loro impiego nell'emergente elettronica ad alta velocità.

     

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