Ricercatori italiani sulla copertina di Science: con la loro tecnica più facile produrre materiali per l'hi-tech

Il gruppo di ricerca del Politecnico di Milano: a sinistra a destra Giovanni Isella, Daniel Chrastina, Fabio Isa.

Si sono guadagnati la copertina di Science, una delle più prestigiose riviste scientifiche al mondo. E in effetti Leo Miglio dell'Università di Milano-Bicocca, Giovanni Isella del Politecnico di Milano, Hans von Känel e Claudiu Falub del Politecnico di Zurigo hanno fatto fare un bel passo avanti alla scienza dei materiali. D'ora in poi, grazie alla loro tecnica di "impilamento" sarà possibile creare materiali ibridi perfetti, senza micro difetti, rotture interne, cristalli disordinati. E soprattutto chip ibridi ad alta efficienza e costi contenuti.

Il tutto a livello micrometrico, come nei circuiti microelettronici. Vogliamo avere una piastrina di germanio (cruciale nel fotovoltaico), per esempio? Ma oggi di germanio grezzo nel mondo ce n'è pochissimo, la produzione è di poche tonnellate all'anno è la produzione. E così per il gallio, l'indio, le terre rare. Sono metalli chiave ma la loro scarsità (e costo) costringe le aziende a usarli solo come "film", nuvole di gas spruzzati al plasma su chip di (ben più abbondante) silicio. Fino a ottenere piastrine ibride con le proprietà desiderate.

Peccato però per i difetti intrinseci nella deposizione di un materiale su un altro. E quindi la minor resa, per esempio fotovoltaica, di un chip basato su uno strato di germanio su silicio.

Qui arriva la scoperta del team guidato da Miglio. Scolpendo il supporto di silicio in "pilastri", torri micrometriche distanziate tra loro, il germanio "sparato" (con deposizione al plasma) su queste torri si accomoda naturalmente, strato atomico dopo strato atomico, fino a formare dei bulbi allungati che occupano progressivamente tutto lo spazio. E sono cristalli perfetti, senza rotture o tensioni interne.

Ci hanno lavorato, da un intuizione iniziale, diversi laboratori: il Centro Interuniversitario per le Nanostrutture Epitassiali su Silicio e Spintronica L-NESS (del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca con il Dipartimento di Fisica e il Polo Territoriale di Como del Politecnico di Milano) oltre al il Laboratorio di Fisica dello Stato Solido del Politecnico di Zurigo, insieme al Centre Suisse d'Electronique et de Microtecnique di Neuchatelle.

Possibili applicazioni: celle fotovoltaiche in germanio capaci di convertire anche le radiazioni solari a più alta frequenza, sensori in grado di captare raggi x, nuova elettronica di potenza al carburo di silicio (per esempio nelle auto elettriche).

Prospettive ravvicinate che, oltre ai brevetti internazionali sul processo innovativo già ottenuti, stanno portando il team di ricercatori all'avvio di un'azienda innovativa (startup) con trattative in corso con partner industriali e diversi fondi di investimento.

Impiantare perfettamente piccole dosi di materiali rari, o costosi, su comuni chip di silicio vale infatti una robusta scommessa industriale per il futuro.

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