Un metodo completamente nuovo per fabbricare le strutture più piccole nell'elettronica potrebbe rendere la loro fabbricazione migliaia di volte più veloce, consentendo semiconduttori più economici. I risultati sono stati pubblicati nell'ultimo numero di Natura .

Invece di partire da un wafer di silicio o altro substrato, come di consueto oggi, i ricercatori hanno permesso alle strutture di crescere da nanoparticelle d'oro liberamente sospese in un gas che scorre.

Dietro la scoperta c'è Lars Samuelson, Professore di Fisica dei Semiconduttori all'Università di Lund, Svezia, e capo del Consorzio per la struttura dei nanometri dell'Università. Ritiene che la tecnologia sarà pronta per la commercializzazione tra due o quattro anni. Un prototipo per celle solari dovrebbe essere completato in due anni.

"Quando ho suggerito per la prima volta l'idea di sbarazzarmi del substrato, le persone intorno a me dicevano 'sei fuori di testa, Lari; che non funzionerebbe mai'. Quando abbiamo testato il principio in uno dei nostri forni convertiti a 400°C, i risultati sono stati migliori di quanto avremmo potuto sognare", lui dice.

"L'idea di base era quella di lasciare che le nanoparticelle d'oro fungessero da substrato da cui crescere i semiconduttori. Ciò significa che i concetti accettati sono stati davvero capovolti!"

Da allora, la tecnologia è stata perfezionata, sono stati ottenuti brevetti e sono stati condotti ulteriori studi. Nell'articolo su Nature, i ricercatori mostrano come la crescita può essere controllata usando la temperatura, tempo e la dimensione delle nanoparticelle d'oro.

Recentemente, hanno anche costruito un prototipo di macchina con un forno appositamente costruito. Utilizzando una serie di forni, i ricercatori si aspettano di essere in grado di "cuocere" i nanofili, come vengono chiamate le strutture, e quindi sviluppare molteplici varianti, come i diodi p-n.

Un ulteriore vantaggio della tecnologia è evitare il costo di costosi wafer a semiconduttore.

"Inoltre, il processo non è solo estremamente veloce, è anche continuo. La produzione tradizionale dei substrati è basata su lotti ed è quindi molto più dispendiosa in termini di tempo", aggiunge Lars Samuelson.

Al momento, i ricercatori stanno lavorando per sviluppare un buon metodo per catturare i nanofili e farli autoassemblare in maniera ordinata su una superficie specifica. Questo potrebbe essere di vetro, acciaio o altro materiale idoneo allo scopo.

Il motivo per cui nessuno ha testato questo metodo prima, secondo il professor Samuelson, è che il metodo di oggi è così semplice e ovvio. Queste cose tendono ad essere difficili da mettere in discussione.

Però, i ricercatori di Lund hanno un vantaggio grazie alla loro ricerca parallela basata su un metodo innovativo nella produzione di nanofili su wafer semiconduttori, nota come epitassia – di conseguenza, i ricercatori hanno scelto di chiamare il nuovo metodo aerotassia. Invece di scolpire strutture in silicio o altro materiale semiconduttore, le strutture possono invece svilupparsi, strato atomico per strato atomico, attraverso un'auto-organizzazione controllata.

Le strutture sono indicate come nanofili o nanobarre. La svolta per queste strutture a semiconduttore è arrivata nel 2002 e la ricerca su di esse viene svolta principalmente a Lund, Università di Berkeley e Harvard. I ricercatori di Lund sono specializzati nello sviluppo delle proprietà fisiche ed elettriche dei fili, che aiuta a creare celle solari migliori e più a risparmio energetico, LED, batterie e altre apparecchiature elettriche che sono ormai parte integrante della nostra vita.