La molibdenite sfida il grafene

La vita del grafene come possibile rivale del silicio per la realizzazione dei chip del futuro non è ancora cominciata e già il materiale premiato con il Nobel per la Chimica nel 2010 si trova di fronte un agguerrito concorrente: la molibdenite.

All’Istituto Federale di Tecnologia di Losanna (Epfl) è già stato creato il primo chip realizzato con questo materiale e i ricercatori elvetici sembrano pronti a scommettere che la molibdenite sia molto più adatta del grafene per prendere il posto del caro, vecchio, silicio, ormai sfruttato ai limiti. Il componente fondamentale dei pc che ancora usiamo, infatti, sembra arrivato al limite delle sue possibilità. A meno di colpi di scena, sempre possibili, fisici e ingegneri elettronici sembrano d’accordo che il silicio non possa scendere sotto una soglia tra i 2 e i 10 nanometri (i nanometri sono milionesimi di millimetro), perché poi cominciano problemi di ossidazione e di altre cause di malfunzionamento che non si sa come risolvere. E anche se per ora il silicio non viene lavorato a queste dimensioni (il prossimo traguardo a cui si punta è poco sopra i 20 nanometri) è chiaro che ci si prepara già a che cosa dovrà venire dopo. I progressi nella miniaturizzazione sono talmente rapidi, e importanti, che nessuno vuole arrivare impreparato.

Ora, il grafene ha la grande, unica per ora, caratteristica di essere un materiale manipolabile ma dello spessore di appena un atomo di carbonio. È chiaro che quella di un atomo di spessore appare la soglia minima raggiungibile. Per la molibdenite, invece, si parla di almeno tre atomi. Il triplo, anzi di più, perché nel caso della molibdenite, che è un composto, si tratta di molecole e non di singoli atomi, ma comunque stiamo parlando di spessori infinitesimi. In compenso, anche a quelle dimensioni la molibdenite rimane molto stabile e conserva tutte le sue caratteristiche. E poi ha altre carte da giocare per essere scelta. È un materiale che si trova in natura, che è conosciuto da tempo e che può facilmente essere prodotto: in realtà è un solfuro di molibdeno, MoS2 per dirla chimicamente: basta una semplice reazione tra molibdeno e zolfo per crearla. Ce ne sono giacimenti anche in Italia. E poi è naturalmente dotata del cosiddetto “band gap”, che detto in parole molto semplici è la capacità di condurre o non condurre elettricità, di accendersi o spegnersi facilmente. Un requisito essenziale per poter far parte di un circuito elettronico, visto che la comunicazione dei segnali è basata proprio sul meccanismo acceso-spento per identificare 0-1 nel linguaggio digitale. Il grafene questo non lo fa naturalmente, bisogna “drogarlo” perché ci riesca. La molibdenite è anche migliore nella capacità di amplificare il segnale che riceve, cosa importante per poter mettere altri circuiti “a valle”. Ed è più efficiente del silicio.

Insomma, questo materiale sembra avere tutte la carte in regola per potersi mettere in corsa. L’Istituto svizzero ci sta lavorando da tempo. «Tutti dicevano “grafene, grafene, garfene”. Così ho pensato: cerchiamo qualcosa che sia leggermente diverso. E adesso si parla moltod i più della molibdenite», racconta Andra Kis, a capo del gruppo di ricerca del Lanes, il Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures dell’Epfl. Ma il ricercatore sa bene che la strada per vincere la sfida è ancora lunga e anche scalzare il vecchio silicio non sarà facile. Intanto, per fare il chip alla molibdenite è stata usata una base di silicio. Poi i ricercatori hanno dovuto lavorare parecchio per realizzare buone connessioni tra gli elettrodi in oro e la molibdenite, perché la corrente non passa bene naturalmente tra questi due materiali. «Del silicio sappiamo tutto quello che c’è da sapere. Con la molibdenite ci sono ancora molti problemi da risolvere, a cominciare dalla possibilità di ripetere quello che abbiamo fatto su grande scala», ammette Kis.

paolo.magliocco@videoscienza.it

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