Scoperte proprietà elettroniche rivoluzionarie in materiale nanoscopico

Polimero nanoscopicamente sottile (blu semitrasparente) sopra a un semiconduttore noto come disolfuro di renio (atomi blu e gialli) (credito: Dawei Li e Xia Hong)

C’è un materiale caratterizzato da una proprietà che nell’elettronica potrebbe rivelarsi molto preziosa: può condurre l’elettricità, ossia trasportare elettroni, molto più facilmente rispetto ad altri, in particolare in alcune specifiche direzioni. Denominato anisotropia, questo effetto permette agli ingegneri elettrici di controllare in maniera molto più efficiente il flusso della corrente.

Disolfuro di renio

Il materiale in questione è il disolfuro di renio. Purtroppo i tentativi fatti riguardo alla possibilità di manipolare questo effetto non hanno avuto molto successo.
Un team di ricercatori dell’Università del Nebraska-Lincoln, guidato dalla fisica Xia Hong, probabilmente ha fatto un passo in avanti in tal senso. I progressi ottenuti dal team vengono descritti in uno studio pubblicato su Physical Review Letters.[1]

Il metodo degli scienziati

Gli scienziati hanno trovato una nuova soluzione per sfruttare le proprietà di questo materiale. Hanno innanzitutto attaccato due sottilissimi strati, uno di un polimero ferroelettrico e l’altro di disolfuro di renio.
Hanno poi bloccato la polarizzazione del polimero della parte superiore trasformando il semiconduttore inferiore in un isolante che può resistere al flusso dell’elettricità. Invertendo poi la polarizzazione del polimero hanno ottenuto un nanofilo sottilissimo e conduttivo proprio nello strato di disolfuro di renio, quello sottostante, che avrebbe dovuto essere isolante.

Traffico degli elettroni viene limitato solo ad un determinato percorso

Hong descrive la configurazione come “un’autostrada solitaria per gli elettroni in mezzo a un deserto invalicabile”.
In sostanza il traffico degli elettroni viene limitato solo ad un determinato percorso come hanno scoperto i ricercatori quando si sono accorti che la conduttività del disolfuro di renio è dovuta all’orientamento del percorso stesso, un fatto definito nel comunicato viene definito come straordinario.
“Abbiamo usato questa tecnica molto speciale per confermare, per la prima volta, che l’anisotropia è enorme”, spiega Hong.

Possibili utilizzi

A cosa potrebbe portare una scoperta del genere? Si potrebbero, per esempio, fabbricare lenti capaci di focalizzare gli elettroni così come le lenti ottiche fanno con i raggi di luce. Con lenti elettroniche del genere si potrebbero produrre immagini ad una risoluzione altissima di oggetti nanoscopici che, al momento, non possono essere visualizzati con la luce normale.
In ogni caso la capacità di far spostare gli elettroni solo in una direzione può essere usata come elemento costitutivo anche per altre tecnologie, ad esempio per sfruttare fenomeni come il magnetismo o la superconduttività.

Note e approfondimenti

  1. One direction: Signature approach reveals prized property in nanoscopic material | Nebraska Today | University of Nebraska–Lincoln (IA)

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