lunedì 7 marzo 2016

Il materiale 2D che fa concorrenza al grafene: è composto da silicio, boro e azoto.

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Un nuovo materiale, costituito da silicio, boro e azoto, potrebbe presto rimpiazzare gli altri semiconduttori solitamente utilizzati nelle tecnologie digitali, grazie alla facile reperibilità e il basso costo dei componenti.
È fatto di silicio, boro e azoto, tutti materiali leggeri, poco costosi e abbondanti sulla Terra: si tratta di un nuovo materiale 2-D (ossia con uno spessore pari a quello di un solo atomo) che potrebbe presto rimpiazzare il grafene e far compiere passi da gigante alle tecnologie digitali. Il materiale, presentato in uno studio pubblicato su Physical Review B e scoperto da un fisico della University of Kentucky, sarebbe anche estremamente stabile, una proprietà che molte alternative al grafene non possiedono.
“Abbiamo effettuato numerose simulazioni per vedere se i legami si sarebbero rotti, ma non è successo,” ha spiegato Madhu Menon, che ha preso parte alla ricerca, “Abbiamo scaldato il materiale fino a 1000 gradi Celsius, e non si è disintegrato.”
Menon e i suoi colleghi hanno dimostrato che combinando questi tre elementi, è possibile ottenere un materiale con proprietà che possono essere adattate a varie applicazioni, in un modo impossibile da replicare con il grafene. Nonostante il grafene sia infatti un elemento unico con proprietà assai specifiche, esso presenta un grande svantaggio: non è un semiconduttore, ed è quindi assai difficile da usare nell’industria delle tecnologie. Proprio per questo, nel tempo sono stati sviluppati dei materiali semiconduttori chiamati dicalcogenuri dei metalli di transizione (TMDC), che vengono utilizzati ad esempio nei processori. Questi sono tuttavia assai più ingombranti del grafene, e composti di materiali rari da trovare e quindi costosi.
Lo scopo del team era proprio quello di ottenere un’opzione leggera e poco costosa, che possedesse le proprietà di un semiconduttore: per questo i ricercatori hanno studiato diverse combinazioni di elementi appartenenti alle prime due righe della tavola periodica, e hanno scoperto che l’unica combinazione stabile di silicio, boro e azoto sembrava avere le proprietà cercate. Gli atomi sono disposti in una struttura esagonale, come nel grafene, ma le somiglianze finiscono qui: i tre elementi che compongono il nuovo materiale hanno infatti dimensioni diverse, e sono tenuti insieme da diversi legami, di conseguenza i lati dell’esagono che essi formano sono diseguali. Il nuovo materiale ha proprietà metalliche, ma può essere reso un semiconduttore facilmente, legando altri elementi agli atomi di silicio.
“Questa scoperta apre un nuovo capitolo nella fisica della materia, offrendo nuove opportunità per i ricercatori che vogliono esplorarne le proprietà per nuove applicazioni,” ha concluso Menon, “Possiamo aspettarci delle belle sorprese.”
Riferimenti: Physical Review B doi: 10.1103/PhysRevB.93.081413
Credits immagine: Madhu Menon

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