Superare i limiti del silicio con materiali quantistici- Blitzquotidiano.it
Una svolta epocale nella tecnologia degli smartphone potrebbe arrivare grazie a una recente scoperta scientifica.
Un team guidato dal fisico Gregory Fiete e dal professor Alberto de la Torre ha messo a punto una tecnica innovativa per manipolare gli stati elettronici di materiali quantistici avanzati, con il potenziale di rendere i dispositivi fino a mille volte più veloci rispetto agli attuali basati sul silicio. Lo studio, pubblicato su Nature Physics, apre nuovi orizzonti per la prossima generazione di processori e componenti elettronici.
Dopo decenni di progressi, i tradizionali chip in silicio si avvicinano rapidamente ai loro limiti fisici, un problema che ha spinto l’industria tecnologica a guardare oltre l’elettronica convenzionale. I materiali quantistici, e in particolare il dicalcogenuro di metallo di transizione 1T-TaS₂, sono ora al centro di una promettente rivoluzione. Normalmente, questo materiale presenta uno stato metallico solo a temperature estremamente basse, rendendolo poco pratico per applicazioni quotidiane. Tuttavia, i ricercatori della Northeastern University sono riusciti a stabilizzare questo stato a temperature molto più alte, prossime a quelle ambientali, garantendo una durata di mesi, un risultato senza precedenti rispetto ai tentativi precedenti che duravano solo frazioni di secondo.
Il metodo utilizzato, chiamato quenching termico, consiste in un riscaldamento e un rapido raffreddamento controllati del materiale, combinato con l’uso della luce per attivare e controllare gli stati elettronici. Questo approccio consente di manipolare con precisione le onde di densità di carica (Charge Density Waves, CDW), elementi chiave per la conduzione elettrica nel materiale.
Velocità rivoluzionaria per processori e dispositivi
Secondo Alberto de la Torre, professore associato di fisica e autore principale dello studio, la tecnologia potrebbe spingere la frequenza operativa dei processori dai gigahertz attuali ai terahertz, un salto enorme che aprirebbe la strada a computer e smartphone incredibilmente più performanti. Gregory Fiete sottolinea che “non c’è niente di più veloce della luce”, e sfruttare la luce per il controllo dei materiali rappresenta la velocità massima consentita dalla fisica.
Questa scoperta permette di utilizzare un unico materiale per controllare le proprietà elettroniche tramite la luce, eliminando la necessità di interfacce complesse e materiali multipli che caratterizzano i transistor tradizionali. Il risultato è un potenziale aumento dell’efficienza e una semplificazione nella progettazione dei dispositivi elettronici futuri.
La capacità di manipolare con precisione le proprietà elettroniche dei materiali apre la strada a componenti più compatti e potenti, un’esigenza crescente man mano che i chip diventano più affollati e si sviluppano tecnologie di impilamento 3D. Gregory Fiete evidenzia come il vero obiettivo sia “il massimo livello di controllo sulle proprietà dei materiali, per ottenere risultati rapidi e affidabili, elementi fondamentali per l’adozione industriale”.
La ricerca si colloca in un momento storico in cui il settore della microelettronica necessita di un cambio di paradigma: non solo l’informatica quantistica, ma anche l’innovazione nei materiali può offrire soluzioni per superare i limiti degli attuali dispositivi elettronici.
La Northeastern University, fondata nel 1898 e riconosciuta come istituzione di ricerca di livello R1, continua a distinguersi per l’eccellenza scientifica e l’innovazione tecnologica. Con un corpo studentesco di circa 25.000 iscritti e numerosi campus satelliti in Nord America, l’ateneo rappresenta un polo di riferimento internazionale per lo sviluppo di tecnologie d’avanguardia.
Parallelamente, la collaborazione tra ricercatori internazionali si amplia, come dimostra l’attività della professoressa Anna Vizziello del Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione dell’Università di Pavia, ospite presso la Northeastern University per svolgere seminari sul tema delle comunicazioni intra-body per applicazioni biomedicali. Tali sinergie promettono di integrare le nuove scoperte materiali con applicazioni rivoluzionarie nell’Internet of Things, biomedicina e persino esplorazioni spaziali.
Questa scoperta rappresenta un passo significativo verso dispositivi elettronici più veloci, efficienti e compatti, ponendo le basi per una nuova era tecnologica che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui interagiamo con la tecnologia quotidiana.