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Il silicio bidimensionale rivoluzionerà la tecnologia

25 Gennaio 2019

Il grafene è una struttura ordinata di atomi di carbonio, disposti in due dimensioni ed è un materiale che è stato capace di conferire nuove spinte al progresso tecnologico. Ora il silicio può essere depositato su un supporto isolante di zaffiro assumendo una struttura atomica bidimensionale, analoga a quella del grafene, che potrà rivoluzionare il futuro della fotonica (ambito scientifico che si occupa della realizzazione di dispositivi optoelettronici, ossia analoghi a quelli elettronici ma in grado di sfruttare fotoni invece degli elettroni), attivandosi anche in zone dello spettro ottico considerate proibite.

 

Lo studio

 

Un team di ricerca coordinato da Alessandro Molle dell'Istituto per la Microelettronica e Microsistemi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IMM) di Agrate Brianza e da Stefano Lupi della Sapienza Università di Roma, insieme a gruppi delle Università di Roma Tor Vergata e Università di Roma Tre e in collaborazione con la STMicroelectronics, ha ottenuto per la prima volta una configurazione bidimensionale del silicio, che presenta una risposta ottica mai osservata prima. La nuova struttura consente, infatti, l'assorbimento della luce in una zona dello spettro ottico che per il silicio era ritenuta proibita fino a questo momento e promette grandi innovazioni in ambito tecnologico. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nano Letters.

 

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Benvenuto silicene!

 

"Il silicio è il materiale di base per l'elettronica e il fotovoltaico. Questa nuova configurazione è simile a quella del grafene (da cui il nome silicene), materiale particolarmente versatile in molti settori, come l'energia, l'informatica o la biomedicina", ha spiegato Molle. "La grande innovazione dello studio è rappresentata dal supporto di zaffiro, un ossido di alluminio cristallizzato, che ha un comportamento isolante. Su questo supporto abbiamo depositato, tramite evaporazione in vuoto ultra spinto, atomi di silicio che, abbiamo constatato, si organizzano in uno o più strati bidimensionali, con una struttura simile al grafene, dove i portatori di carica si comportano come se fossero fotoni".

 

La sorpresa dei ricercatori e le prospettive future

 

Questo comportamento del silicio è stata una sorpresa per il gruppo di ricerca. "Si tratta di una risposta inaspettata nel senso che l'assorbimento ottico del silicio che abbiamo avuto modo di riscontrare nel nostro studio non corrisponde a quello convenzionalmente noto nella forma tridimensionale", ha precisato Molle. "Avere un silicio bidimensionale, che devia quindi dal silicio convenzionale, ha un potenziale totalmente inesplorato e il suo impiego non avrà più i limiti energetici legati alla configurazione tridimensionale", ha aggiunto Lupi.
Il neonato silicio bidimensionale sembra avere, secondo i ricercatori, tutte le carte in regola per rivoluzionare diversi ambiti tecnologici. "Stiamo pensando anche all'uso della metodologia in progetti legati alla creazione di dispositivi plasmonici e fotonici grazie al successo dell'integrazione con altri materiali bidimensionali come il grafene, che abbiamo sperimentato nel laboratorio Teralab del Dipartimento di fisica della Sapienza", ha concluso Lupi.

 

Se volete saperne di più delle nuove sfide che la tecnologia sta affrontando, acquistate e leggete l'articolo di Leonida Antonio Gizzi, "Laser estremi e plasmi: un futuro brillante", pubblicato nel numero di ottobre 2018 di Sapere.

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