Scienziati svizzeri hanno combinato due materiali con proprietà elettroniche vantaggiose, grafene e molibdenite, in un prototipo di memoria flash molto promettente in termini di prestazioni, dimensione, flessibilità e consumo energetico.

Dopo il chip di molibdenite, ora abbiamo una memoria flash alla molibdenite, un significativo passo avanti nell'uso di questo nuovo materiale nelle applicazioni elettroniche. La notizia è ancora più impressionante perché gli scienziati del Laboratorio di elettronica e strutture nanometriche (LANES) dell'EPFL hanno avuto un'idea davvero originale:hanno unito i vantaggi di questo materiale semiconduttore con quelli di un altro materiale straordinario:il grafene. I risultati della loro ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista ACS Nano .

Due anni fa, il team LANES ha rivelato le promettenti proprietà elettroniche della molibdenite (MoS2), un minerale che è molto abbondante in natura. Diversi mesi dopo, hanno dimostrato la possibilità di costruire un efficiente chip di molibdenite. Oggi, sono andati ancora oltre utilizzandolo per sviluppare un prototipo di memoria flash, ovvero una cella in grado non solo di memorizzare i dati ma anche di mantenerli in assenza di elettricità. Questo è il tipo di memoria utilizzato nei dispositivi digitali come fotocamere, telefoni, computer portatili, stampanti, e chiavi USB.

Una "banda energetica" ideale

"Per il nostro modello di memoria, abbiamo combinato le proprietà elettroniche uniche di MoS2 con la straordinaria conduttività del grafene, " spiega Andras Kis, autore dello studio e direttore di LANES.

Molibdenite e grafene hanno molte cose in comune. Entrambi dovrebbero superare i limiti fisici dei nostri attuali chip di silicio e transistor elettronici. La loro struttura chimica bidimensionale – il fatto che siano costituiti da uno strato spesso solo un singolo atomo – offre loro un enorme potenziale di miniaturizzazione e flessibilità meccanica.

Sebbene il grafene sia un conduttore migliore, la molibdenite ha proprietà semiconduttive vantaggiose. MoS2 ha una "banda di energia" ideale nella sua struttura elettronica che il grafene non ha. Ciò consente di passare molto facilmente da uno stato "acceso" a uno "spento", e quindi di consumare meno elettricità. Usato insieme, i due materiali possono così combinare i loro vantaggi unici.

Come un panino

Il prototipo di transistor sviluppato da LANES è stato progettato utilizzando la geometria "effetto di campo", un po' come un panino. Nel mezzo, al posto del silicio un sottile strato di elettroni di canali MoS2. Sotto, gli elettrodi che trasmettono elettricità allo strato di MoS2 sono fatti di grafene. E sopra, gli scienziati hanno incluso anche un elemento composto da diversi strati di grafene; questo cattura la carica elettrica e quindi immagazzina la memoria.

"La combinazione di questi due materiali ci ha permesso di fare grandi progressi nella miniaturizzazione, e anche usando questi transistor possiamo realizzare dispositivi nanoelettronici flessibili, " spiega Kis. Il prototipo immagazzina un po' di memoria, proprio come una cella tradizionale. Ma secondo lo scienziato, perché la molibdenite è più sottile del silicio e quindi più sensibile alla carica, offre un grande potenziale per un'archiviazione dei dati più efficiente.