Eric Bonvin sta attualmente lavorando presso il laboratorio di László Forró all'EPFL. uno svizzero-americano, è nato nel Losanna, ed è cresciuto in Svizzera, Germania. Il suo progetto estivo mira a sviluppare rivelatori di luce ultrasensibili che possono teoricamente captare un singolo fotone. Per fare questo, A Bonvin viene affidato il difficile compito di combinare due dei materiali più interessanti:il grafene e la perovskite.

Il grafene è roba da fantascienza:il materiale più forte che si conosca, ha anche eccezionali – se non esotiche – proprietà elettriche, e forse anche oltre. Per quanto riguarda le perovskiti, la loro capacità di convertire la luce in corrente elettrica li ha posizionati saldamente tra i migliori materiali per pannelli solari efficienti.

Dopo essersi diplomato al liceo svizzero, Bonvin ha iniziato a studiare fisica all'EPFL. Vi trascorse i primi due anni della laurea triennale, il terzo anno in un programma di scambio che lo ha portato alla Carnegie Mellon University di Pittsburgh.

Tornando all'EPFL per il suo Master in Ingegneria Fisica, ha svolto un progetto del primo anno sul grafene nel Laboratorio di Fisica della Materia Complessa di László Forró. Finiti i suoi maestri, continuerà in laboratorio durante l'estate per portare avanti il ​​progetto in profondità.

"Il mio progetto riguarda la creazione di fotorilevatori da utilizzare in condizioni di scarsa illuminazione, ", dice. "Sto combinando grafene e perovskite - due materiali che hanno suscitato l'interesse dei ricercatori nell'ultimo decennio - per creare dispositivi dieci milioni di volte più sensibili alla luce rispetto ai normali fotorivelatori al silicio - la tecnologia standard utilizzata oggi ." In teoria, l'efficienza di tali materiali è sufficientemente elevata da rilevare un singolo fotone - "anche a temperatura ambiente", dice Endre Horvath, che guida il progetto su cui lavora Eric.

Per creare sistemi così sensibili, Bonvin ha prima sviluppato un metodo per far crescere la perovskite da una soluzione in sottili nanofili direttamente sopra i fogli di grafene. Questo passaggio è fondamentale, poiché la sensibilità alla luce dei dispositivi dipende dal modo in cui sono strutturati i nanofili; l'architettura è la chiave per un fotorilevamento ottimale.

Ciò nonostante, farlo è una sfida. Nello sviluppare il proprio metodo, Bonvin ha attinto dall'esperienza del laboratorio nella microfabbricazione di nanofili. Il processo ha coinvolto macchine ad alta precisione e molti tentativi ed errori, ma alla fine, Bonvin ha visto i suoi nanofili di grafene-perovskite crescere in bellissime linee rette. "Il metodo di crescita è controllabile, riproducibile, economico e scalabile, " dice entusiasta. "È l'ideale per la lavorazione su larga scala".

I dispositivi stessi sono microfabbricati nella camera bianca del Centro di MicroNanotecnologia dell'EPFL. La ragione per la loro microfabbricazione è migliorare l'efficienza del dispositivo, poiché i dispositivi più piccoli hanno meno probabilità di contenere impurità, e può quindi raggiungere maggiori efficienze. La microfabbricazione consente inoltre di progettare i dispositivi in ​​modo tale da includere effettivamente pochissimi nanofili. Ciò riduce anche la probabilità di impurità, portando a maggiori efficienze.

Tali fotorivelatori ultrasensibili hanno molteplici applicazioni. Questi includono sistemi di visione notturna, scanner TC, rivelatori utilizzati negli esperimenti con acceleratori di particelle e persino nei sistemi di calcolo quantistico basati sulla luce, che richiedono il rilevamento di singoli fotoni. "Penso che i nostri rilevatori possano effettivamente raggiungere questo obiettivo, "dice Bonvin.

Ancora più esotico, i rivelatori possono essere utilizzati nei telescopi spaziali, che rilevano segnali deboli da galassie lontane attraverso l'intero spettro elettromagnetico. "I nostri rilevatori rispondono a una parte molto ampia dello spettro, dal vicino infrarosso fino ai raggi X. Ciò significa che avremmo bisogno di un solo rilevatore per svolgere un lavoro che oggi richiede più rilevatori".

Il progetto di Bonvin offre un metodo per sviluppare rivelatori ultrasensibili combinando due materiali economici da produrre. "Nel futuro, Mi piacerebbe vedere un ulteriore sviluppo di questo tipo di fotorivelatori e possibilmente vederne apparire le prime applicazioni."

Bonvin è attualmente alla ricerca di una posizione di dottorato nell'area della fisica dello stato solido. Ma questo progetto estivo lo ha già avviato su un percorso professionale. "In tutto il progetto, I learned a lot about photodetectors, graphene and perovskites. Next I would like to go even further and design new devices that work with the same underlying principles but with an optimized architecture. I have acquired many microfabrication skills that I will be able to apply in all sorts of projects in the future."