Silicene: dal silicio un'alternativa al grafene?

Silicene: dal silicio un'alternativa al grafene?

Anche dal silicio è possibile ottenere fogli di atomi in struttura reticolare a nido d'ape: i fisici cercano di capire se le caratteristiche fisiche siano tali da poter sostituire il grafene

di Andrea Bai pubblicata il , alle 16:03 nel canale Scienza e tecnologia
 

Sulle pagine di Hardware Upgrade e di Business Magazine abbiamo spesso avuto modo di parlare del grafene, un materiali attorno al quale vi è una fervida attività di ricerca grazie alle sue particolari proprietà fisiche ed elettriche che lo rendono, almeno sulla carta, un interessante candidato per la realizzazione dei chip del futuro. Il grafene non è altro che un sottilissimo foglio dello spessore di un atomo, costituito da atomi di carbonio disposti in un reticolo con struttura esagonale a nido d'ape.

Da qualche anno, tuttavia, alcuni scienziati stanno cercando di capire se sia possibile ottenere una struttura simile anche dal silicio, il principale elemento utilizzato attualmente per la produzione di semiconduttori, sebbene esso non tenda a formare naturalmente il tipo di legami molecolari necessari per poter raggiungere l'obiettivo. E' a partire dal 2007 che i fisici Lok Yan Voon e Gian Guzmán-Verr della Wright State University di Dayton, Ohio, hanno teorizzato la possibilità di ridurre il silicio in fogli simili al grafene, in una struttura che prenderebbe così il nome di silicene.

Un tentativo sperimentale di realizzare fogli di silicene è stato condotto da Antoine Fleurence, fisico del Japan Advancd Institute of Science and Technology di Ishikawa. Fleurence ha fatto crescere un sottile strato di silicio utilizzando come substrato il diboruro di zirconio, un materiale ceramico. L'indagine a raggi-X dello strato di silicio ha dimostrato l'esistenza di una struttura esagonale a nido d'ape, confrontabile al reticolo caratteristico del grafene. "Il silicio ha il vantaggio di essere integrabile più facilmente nell'elettronica odierna" ha commentato Fleurence.

L'esperimento di Fleurence è stato illustrato in occasione di un convegno della American Physical Society presso Dallas, al quale ha preso parte anche Guy Le Lay, fisico dell'Università di Provenza, Marsiglia. Lo scorso anno Le Lay era stato in grado di realizzare, impiegando questa volta un substrato di argento, una striscia di silicene della larghezza di 1,6 nanometri, nella quale è stata osservata la medesima struttura incontrata anche da Fleurence. Le Lay ha avuto modo inoltre di presentare alcuni dati aggiornati, i quali lasciano supporre che silicene e grafene possano avere proprietà fisiche simili, oltre alla medesima struttura del reticolo. L'analisi spettroscopica del silicene ha infatti dimostrato un particolare caratteristica delle bande elettroniche nel reticolo esagonale, descritto dai cosiddetti "coni di Dirac", e che stanno alla base dell'elevata mobilità elettronica riscontrata nel grafene.

I prossimi passi della ricerca si spingeranno su strade per realizzare il silicene su substrati non conduttori, in maniera tale da poterne valutare in maniera attendibile le caratteristiche elettroniche e capire se con esso sia possibile disporre dei medesimi effetti quantistici riscontrati nel grafene. Resterà poi un ulteriore scoglio da superare, nel caso la ricerca dovesse dimostrare una sostanziale identità di caratteristiche fisiche tra silicene e grafene: quest'ultimo infatti può essere prodotto in maniera abbastanza semplice. Nel caso in cui anche il silicene possa essere prodotto con tecniche confrontabili, la storia del grafene nell'elettronica potrebbe terminare ancor prima di cominciare.

12 Commenti
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lagunaloires29 Marzo 2011, 16:15 #1
Rip grafene...
maumau13829 Marzo 2011, 16:45 #2
Ok, supponiamo che silicene e grafene godano delle stesse proprietà elettriche, supponiamo che godano anche delle stesse tecniche produttive, mi spiegate perché dovrebbe essere preferibile l'uno rispetto all'altro? Comunque in entrambi i casi non si possono usare le tecnologie di produzione attuali, l'unica mi sembra la maggiore disponibilità (mi pare che il silicio sia l'elemento più diffuso sulla terra).
Neo81Na29 Marzo 2011, 17:46 #3
credo sul discorso disponibilità del silicio ci stiamo lavorando massivamente nell'ultimo decennio se tutto va bene riusciamo a finirlo per il 2030, male che vada quello che avanza lo buttiamo sotto il tappeto o lo lanciamo nello spazio..
ah non era questo lo scopo? colpa mia!
floating29 Marzo 2011, 18:54 #4
Cosa? finire il silicio entro il 2030? E su che pianeta ci trasferiamo?
floating29 Marzo 2011, 18:59 #5
Da Wiki: "Calcolando in base al peso, il silicio compone il 27,7% della crosta terrestre e dopo l'ossigeno è il secondo elemento più abbondante sul pianeta"
Gnubbolo29 Marzo 2011, 19:09 #6
cazz se finisce il silicio il vetro costerà più del diamante
sbudellaman29 Marzo 2011, 19:21 #7
Finire il silicio ? Ma no dai, è esagerato...
Dcromato29 Marzo 2011, 19:27 #8
Originariamente inviato da: Redazione di Hardware Upgrade
Anche dal silicio è possibile ottenere fogli di atomi in struttura reticolare a nido d'ape: i fisici cercano di capire se le caratteristiche fisiche siano tali da poter sostituire il grafene




Ma...mi sembra strano che non si sapesse...in fondo basterebbe guardare la tavola periodica per capire che Si e C hanno parecchie caratteristiche in comune.
AleLinuxBSD30 Marzo 2011, 08:20 #9
Speriamo che ci sia una conferma.
Potere usare meglio il silicio sarebbe un vantaggio.
avvelenato30 Marzo 2011, 13:52 #10
se finisse il silicio la massa della terra diminuirebbe del 27%, e conseguentemente saremmo tutti moooooolto più leggeri

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