Trovare i migliori materiali per l'elettronica di domani è l'obiettivo del professor Emanuele Orgiu dell'Institut national de la recherche scientifique (INRS). Tra i materiali a cui è interessato il professor Orgiu vi sono alcuni composti da molecole in grado di condurre elettricità. Ha dimostrato il ruolo svolto dalle vibrazioni molecolari sulla conduttività elettronica nei cristalli di tali materiali. Questi risultati hanno applicazioni in elettronica, immagazzinamento di energia e informazioni. Lo studio, condotto in collaborazione con un team dell'INRS e dell'Università di Strasburgo (Francia), è stato pubblicato in Materiale avanzato .

Gli scienziati erano interessati ad osservare la relazione tra la struttura dei materiali e la loro capacità di condurre l'elettricità. A tal fine, hanno misurato la velocità di propagazione degli elettroni nei cristalli formati da queste molecole. Nel loro studio, gli autori hanno confrontato due derivati ​​della perilendiimmide, che sono molecole semiconduttrici di interesse a causa del loro uso su dispositivi flessibili, vestiti intelligenti o dispositivi elettronici pieghevoli. I due composti inclusi nello studio hanno una struttura chimica simile ma presentano proprietà di conduzione molto diverse.

Il gruppo di ricerca è riuscito a stabilire che le diverse vibrazioni molecolari che compongono il materiale erano responsabili del diverso comportamento elettrico osservato nei dispositivi. "Perché una corrente scorra attraverso un materiale, gli elettroni devono "saltare" da una molecola a quella vicina. A seconda del livello di movimento delle molecole, che dipende dall'ampiezza e dall'energia delle relative vibrazioni (chiamate fononi), gli elettroni possono muoversi più o meno facilmente attraverso il materiale, " spiega il professor Orgiu, il cui gruppo di ricerca è il primo a dimostrare quali vibrazioni hanno la maggiore influenza sui flussi di elettroni.

Un progetto molecolare ad hoc per far viaggiare gli elettroni più velocemente

Questa svolta apre la strada allo sviluppo di materiali ancora più efficienti per l'elettronica. "Sapendo quale tipo di vibrazioni consente alle cariche di muoversi più facilmente, forniamo ai chimici una formula per sintetizzare i materiali giusti, piuttosto che entrare alla cieca, " spiega Marc-Antoine Stoeckel. Questa ricerca apre nuove applicazioni che non potrebbero essere previste con il silicio, il materiale più utilizzato in elettronica, compresi i computer.

Il professor Orgiu ha collaborato con il professor Luca Razzari dell'INRS per misurare le vibrazioni delle molecole. I due ricercatori stanno ora lavorando a una nuova tecnica spettroscopica che consentirebbe loro di visualizzare le vibrazioni quando sono presenti gli elettroni. Ciò consentirà loro di vedere se le cariche influenzano le vibrazioni molecolari.