Semiconduttori possibili con nuovo materiale

Il grafene è un singolo strato di atomi di carbonio disposti in uno schema a nido d'ape. E' tremendamente forte ed è una zona interessante della ricerca per coloro che cercano di integrarlo nei chip per computer, anche se la struttura del grafene manca di un bandgap, rendendolo un cattivo conduttore da solo. Anche se può essere modificato per averlo, si va a scapito dell'integrità del grafene come materiale.

Un nuovo materiale è stato sviluppato ed è strutturalmente simile al grafene, ma ha un bandgap che potrebbe renderlo un semiconduttore praticabile. La ricerca è stata condotta da un team del MIT e di Harvard ed è stato portato avanti da Mercea Dinca. Il nuovo materiale è stato descritto in dettaglio in un articolo pubblicato sul Journal of American Chemical Society.

Un bandgap è un'area solida di solida materia che non supporta qualsiasi stato degli elettroni. Per l'utilizzo in semiconduttori, quest'area forza gli elettroni in una banda di energia. La banda di valenza è più vicino al nucleo dell'atomo e mantiene gli elettroni serrati nella barra di conduzione esterna che permette agli elettroni di viaggiare più liberamente. Se le bande si sovrappongono, il solido agisce come un metallo e flussi di energia elettrica scorrono troppo liberamente. Tuttavia, se le bande sono troppo distanti, gli elettroni non sono in grado di passare da una banda all'altra e il materiale si comporta come un isolante. Il raggiungimento di un bandgap opportunamente dimensionato consente al materiale di agire come un semiconduttore, in cui il flusso di elettroni può essere regolato.

Questo nuovo materiale fonde il nichel con HITP, un composto organico, per formare Ni3(HITP)2. La produzione di questo materiale è facilitata grazie alla sua capacità di auto-assemblaggio. Ha una struttura a nido d'ape, proprio come il grafene. I favi stessi sono circa 2 nanometri di diametro.

Il materiale Ni3(HITP)2 non è stato studiato in fogli bidimensionali ancora ma solo in grandi quantità. Tuttavia, Dinca afferma in un comunicato stampa che il materiale dovrebbe essere ancora più conduttivo quando è piatto, rendendo gli studi futuri con il materiale abbastanza ottimisti. Si osserva inoltre che questa miscela di nichel e HITP può essere replicata e modificata per creare una vasta famiglia di materiali con proprietà simili che potrebbero essere stabilite a livello atomico. Alcuni di questi materiali possono anche sostenere stati elettronici esotici.

Questo materiale potrebbe essere usato per fare piccoli chip per computer sottili, che sono in grande richiesta, come la tendenza verso i dispositivi sempre più piccoli continua. Inoltre, utilizzando diverse combinazioni di materiali si potrebbe consentire al materiale di catturare specifiche lunghezze d'onda della luce, rendendo celle solari più efficaci di immagazzinare energia per essere utilizzata su richiesta.

Fonte IFLS