Addio all'era del silicio? Gli scienziati creano il primo computer 2D al mondo

Computer 2D 

Mentre la tradizionale tecnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) si basa sul silicio, il team ha utilizzato due materiali 2D—il disolfuro di molibdeno (transistor di tipo n) e il diseleniuro di tungsteno (transistor di tipo p)—per costruire un computer CMOS completo. I materiali 2D mantengono prestazioni eccellenti a spessore atomico, evitando il degrado delle prestazioni tipico della miniaturizzazione del silicio.

Attraverso il processo MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), i ricercatori hanno prodotto oltre 1.000 transistor, ottimizzando la tensione di soglia per far funzionare il computer a basso voltaggio con consumi minimi e una frequenza operativa massima di 25 kHz. Sebbene le prestazioni siano ancora inferiori a quelle dei chip al silicio, lo studio dimostra la fattibilità dei materiali 2D nell’informatica. Modelli computazionali confrontano questa tecnologia con il silicio avanzato, rivelando margini di miglioramento.

Sebbene la ricerca sui materiali 2D sia iniziata più tardi (intorno al 2010), il suo sviluppo è rapido. Rispetto agli 80 anni di evoluzione del silicio, questa scoperta potrebbe inaugurare un’era di dispositivi più sottili ed efficienti.

I materiali chiave 

Cos'è il disolfuro di molibdeno (MoS₂)?

Principale componente della molibdenite, ha lucentezza metallica e formula chimica MoS₂. È un lubrificante solido ideale per alte temperature e pressioni, con proprietà antimagnetiche. Può fungere da fotoconduttore lineare e semiconduttore (tipo p o n), utile per rettificazione e conversione energetica. È anche un catalizzatore per la deidrogenazione di idrocarburi complessi.

Rispetto al grafene (altro materiale 2D), il MoS₂ ha un bandgap di 1.8 eV (assente nel grafene), rendendolo promettente per nano-transistor. I transistor a singolo strato di MoS₂ raggiungono una mobilità elettronica di 500 cm²/(V·s) e un rapporto corrente on/off di 1×10⁸.

Cos'è il diseleniuro di tungsteno (WSe₂)?

Come il MoS₂ e il WS₂, il WSe₂ ha una struttura stratificata a bassa dimensionalità e un basso coefficiente d'attrito. La sua struttura esagonale è simile al MoS₂, con atomi di tungsteno legati a sei atomi di selenio in configurazione prismatica. La distanza W-Se è 2.526 Å, mentre Se-Se è 3.34 Å, con strati uniti da forze di van der Waals.

Con un bandgap di 1.35 eV, stabilità fisico-chimica e proprietà ottiche eccellenti, il WSe₂ è ideale per dispositivi fotovoltaici e LED ultrasottili.

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