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  • Advance potrebbe cambiare l'elettronica moderna:creato un diodo metallo-isolante-metallo ad alte prestazioni

    Questa immagine di un diodo MIM asimmetrico riflette un importante progresso nella scienza dei materiali che potrebbe portare a prodotti elettronici meno costosi e più veloci. (Immagine per gentile concessione dell'Oregon State University)

    I ricercatori dell'Oregon State University hanno risolto una ricerca nella scienza dei materiali fondamentale che è sfuggita agli scienziati dagli anni '60, e potrebbe costituire la base di un nuovo approccio all'elettronica.

    La scoperta, appena riportato online sulla rivista professionale Materiale avanzato , delinea la creazione per la prima volta di un diodo "metallo-isolante-metallo" ad alte prestazioni.

    "I ricercatori hanno cercato di farlo per decenni, fino ad ora senza successo, " ha detto Douglas Keszler, un illustre professore di chimica all'OSU e uno dei principali ricercatori di scienze dei materiali della nazione. "I diodi realizzati in precedenza con altri approcci avevano sempre una resa e prestazioni scadenti.

    "Questo è un cambiamento fondamentale nel modo in cui potresti produrre prodotti elettronici, ad alta velocità su vasta scala a bassissimo costo, ancor meno che con i metodi convenzionali, " Ha detto Keszler. "È un modo fondamentale per eliminare le attuali limitazioni di velocità degli elettroni che devono muoversi attraverso i materiali".

    È stato richiesto un brevetto sulla nuova tecnologia, dicono i funzionari dell'università. Nuove società, industrie e posti di lavoro ad alta tecnologia possono alla fine emergere da questo progresso, dicono.

    La ricerca è stata condotta presso il Center for Green Materials Chemistry, ed è stato sostenuto dalla National Science Foundation, l'Army Research Laboratory e l'Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

    L'elettronica convenzionale realizzata con materiali a base di silicio funziona con i transistor che aiutano a controllare il flusso di elettroni. Sebbene veloce e relativamente poco costoso, questo approccio è ancora limitato dalla velocità con cui gli elettroni possono muoversi attraverso questi materiali. E con l'avvento di computer sempre più veloci e prodotti più sofisticati come i display a cristalli liquidi, le tecnologie attuali si stanno avvicinando al limite di ciò che possono fare, dicono gli esperti.

    Al contrario, un metallo-isolante-metallo, o il diodo MIM può essere utilizzato per eseguire alcune delle stesse funzioni, ma in modo fondamentalmente diverso. In questo sistema, il dispositivo è come un panino, con l'isolante nel mezzo e due strati di metallo sopra e sotto di esso. Per funzionare, l'elettrone non si muove tanto attraverso i materiali quanto "tunnel" attraverso l'isolante - apparendo quasi istantaneamente dall'altra parte.

    "Quando hanno iniziato a sviluppare materiali più sofisticati per l'industria dei display, sapevano che questo tipo di diodo MIM era ciò di cui avevano bisogno, ma non potevano farlo funzionare, " ha detto Keszler. "Ora possiamo, e potrebbe probabilmente essere utilizzato con una gamma di metalli che sono poco costosi e facilmente disponibili, come il rame, nichel o alluminio. È anche molto più semplice, meno costoso e più facile da fabbricare."

    I risultati sono stati fatti da ricercatori del Dipartimento di Chimica dell'OSU; Scuola di Ingegneria Elettrica e Informatica; e Scuola di Meccanica, Ingegneria industriale e manifatturiera.

    Nel nuovo studio, gli scienziati e gli ingegneri dell'OSU descrivono l'uso di un "contatto di metallo amorfo" come una tecnologia che risolve i problemi che in precedenza affliggevano i diodi MIM. I diodi OSU sono stati realizzati a temperature relativamente basse con tecniche che si prestano alla fabbricazione di dispositivi su una varietà di substrati su vaste aree.

    I ricercatori dell'OSU sono stati leader in una serie di importanti progressi nella scienza dei materiali negli ultimi anni, compreso il campo dell'elettronica trasparente. Gli scienziati universitari faranno un lavoro iniziale con la nuova tecnologia nei display elettronici, ma molte applicazioni sono possibili, dicono.

    I computer ad alta velocità e l'elettronica che non dipendono dai transistor sono possibilità. All'orizzonte ci sono anche tecnologie di "raccolta di energia" come la cattura notturna dell'energia solare re-irradiata, un modo per produrre energia dalla Terra mentre si raffredda durante la notte.

    "Per molto tempo, tutti hanno voluto qualcosa che ci portasse oltre il silicio, " ha detto Keszler. "Questo potrebbe essere un modo per stampare semplicemente l'elettronica su una scala di dimensioni enormi anche meno costosa di quanto possiamo ora. E quando i prodotti cominceranno ad emergere, l'aumento della velocità operativa potrebbe essere enorme".


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