Molti pensano che il silicio sia l'unico materiale che si possa utilizzare per la creazione dei "chip".Invece non e' cosi'!
Conoscete il grafene sapete a cosa serve?
Il grafene è una molecola bidimensionale, spessa solo una molecola (0,35 nm) di atomi di carbonio, scoperto dal gruppo di ricerca dei Prof. Andre Geim e Novoselov della Manchester University.
Consiste in atomi di carbonio esagonali in disposizione vincolata molto simile a quella della maggior parte degli atomi di grafite, in grado di rimanere stabile da solo.
Il grafene è un piano di atomi di carbonio che assomiglia ad una griglia ed è la base di tutti i materiali derivati dalla grafite raffigurati sotto. La Grafite è il principale componente della matita, è una sostanza friabile che assomiglia a una "torta a strati" debolmente legati tra loro. Quando il grafene è avvolto in forme arrotondate si hanno dei fullereni, ovvero materiale a nido d'ape dalla forma cilindrica noti come nanotubi di carbonio; quando assume la forma di pallone da calcio chiamato viene chiamato buckyballs .
Il grafene viene creato in laboratorio, tramite procedimento che prevede dapprima il trattamento dei cristalli di grafite con una soluzione a base di acido solforico e nitrico; quindi i cristalli vengono ossidati ed esfoliati per avere dei cerchi con gruppi carbossilici ai bordi. Infine si ha un trattamento con tionile cloruro che trasforma le molecole in cloruri acilici e successivamente in ammidi.
Lo strato compatto di atomi di carbonio permette di trasportare elettroni a notevole velocità, e pertanto il grafene risulta essere un ottimo materiale per dispositivi elettronici.
Gli atomi di grafene sono ibridati nella forma sp2 e si dispongono in forma esagonale con angoli a 120°. In caso di variazione della struttura, vale a dire in caso di disposizione pentagonale o ettagonale, si verifica una deformazione; con 12 pentagoni si ha la creazione però di un fullerene.
L'obiettivo di proseguire nella miniaturizzazione dei circuti elettronici può essere favorito dalle nanotecnologie e appunto dal grafene, materiale formato da un univoco strato di atomi di carbonio dall'elevata resistenza meccanica e un'ottima conduzione. Il gruppo di Feng Wang, dell'Università della California di Berkeley, ha dimostrato che il grafene si può trasformare in un semiconduttore con una banda di conduzione variabile. Il risultato, descritto su "Nature", rende questo materiale potenzialmente più utile del silicio per creare transistor, in quanto nel silicio le bande di conduzione risultano al contrario fissate. All'Università della Georgia, invece, il team di Raghunath Murali ha sostituito con successo le connessioni in rame dei circuiti con il grafene. In particolare, i ricercatori hanno dimostrato che questo materiale non si surriscalda anche quando i contatti hanno un diametro molto piccolo.
Questa scoperta, pubblicata su "Electron Device Letters", permetterà di superare uno dei più fastidiosi colli di bottiglia nella progettazione di circuiti elettronici di dimensioni miniaturizzate.
Pero' c'e' da dire anche un'altra cosa,che il grafene non può rimpiazzare completamente il silicio all'interno delle CPU.
IBM ha spiegato infatti che attualmente i transistor al grafene non si possono spegnere completamente, come invece avviene per le soluzioni al silicio. L'anno passato IBM ha mostrato un transistor al grafene da 100 GHz, mentre ricercatori dell'Università della California sono riusciti a realizzare un transistor al grafene con frequenza di taglio di 300 GHz. Traguardi che avevano fatto pensare a future CPU da 1 Terahertz, ovvero 1000 GHz.
Yu-Ming Lin di IBM Research però ha gelato le speranze di tutti. "C'è un'importante distinzione tra i transistor al grafene che abbiamo dimostrato e quelli usati nelle CPU. A differenza del silicio, il grafene non ha un gap energetico e perciò non si può spegnere. Questo porta il rapporto on/off a un livello molto ridotto". Il grafene potrebbe però essere complementare al silicio, nella forma di un circuito ibrido che consenta di arricchire le funzionalità dei chip per computer. Yu-Ming Lin ha citato i circuiti in radiofrequenza, che non dipendendono da un elevato rapporto on/off.
"Il grafene è ancora in una fase iniziale di studio, ma i ricercatori prevedono un numero di proprietà interessanti per questo materiale e ora si sta cercando di confermarle con degli esperimenti".
Chissà, magari tra qualche anno scopriremo che la CPU al grafene è possibile. Fortunatamente la ricerca continua.
