Nell'ultimo mezzo secolo, gli scienziati hanno ridotto le pellicole di silicio a solo un ciuffo di atomi alla ricerca di più piccoli, elettronica più veloce. Per la prossima serie di scoperte, anche se, avranno bisogno di nuovi modi per costruire dispositivi ancora più piccoli e potenti.

Uno studio condotto dai ricercatori di UChicago, pubblicato il 20 settembre in Natura , descrive un metodo innovativo per realizzare pile di semiconduttori dello spessore di pochi atomi. La tecnica offre a scienziati e ingegneri un semplice, metodo economico per rendere sottile, strati uniformi di questi materiali, che potrebbe espandere le capacità dei dispositivi dalle celle solari ai telefoni cellulari.

L'impilamento di strati sottili di materiali offre una gamma di possibilità per realizzare dispositivi elettronici con proprietà uniche. Ma la produzione di tali film è un processo delicato, con poco margine di errore.

"La portata del problema che stiamo esaminando è, immagina di provare a stendere un foglio piatto di pellicola trasparente delle dimensioni di Chicago senza che ci siano bolle d'aria, "ha detto Jiwoong Park, un professore dell'Università di Chicago presso il Dipartimento di Chimica, l'Istituto di Ingegneria Molecolare e il James Franck Institute, che ha condotto lo studio. "Quando il materiale stesso è spesso solo atomi, ogni piccolo atomo randagio è un problema."

Oggi, questi strati sono "cresciuti" invece di impilarli uno sopra l'altro. Ma ciò significa che gli strati inferiori devono essere sottoposti a condizioni di crescita difficili come le alte temperature mentre vengono aggiunti i nuovi, un processo che limita i materiali con cui realizzarli.

La squadra di Park ha invece realizzato i film individualmente. Poi li mettono nel vuoto, li staccai e li incollai l'uno all'altro, come i post-it. Ciò ha permesso agli scienziati di realizzare film collegati con legami deboli anziché legami covalenti più forti, interferendo meno con le superfici perfette tra gli strati.

"I film, controllato verticalmente a livello atomico, sono di qualità eccezionalmente elevata rispetto a wafer interi, " ha detto Kibum Kang, un associato post-dottorato che è stato il primo autore dello studio.

Kan-Heng Lee, uno studente laureato e co-primo autore dello studio, poi ha testato le proprietà elettriche dei film trasformandoli in dispositivi e ha mostrato che le loro funzioni possono essere progettate su scala atomica, che potrebbe consentire loro di fungere da ingrediente essenziale per i futuri chip per computer.

Il metodo apre una miriade di possibilità per tali film. Possono essere realizzati sopra l'acqua o la plastica; si possono far staccare immergendoli in acqua; e possono essere intagliati o modellati con un raggio ionico. I ricercatori stanno esplorando l'intera gamma di ciò che può essere fatto con il metodo, che hanno detto è semplice ed economico.

"Ci aspettiamo che questo nuovo metodo acceleri la scoperta di nuovi materiali, oltre a consentire la produzione su larga scala, " ha detto Parco.