Un semiconduttore dall'olio di oliva

Questa novità tecnologica è stata messa in campo dai laboratori di ricerca dell'Università di Toronto - Canada, con il supporto del Consiglio Nazionale delle Ricerche Scientifiche ed Ingegneristiche del Canada (NSERC).

Il componente elettronico realizzato conterrebbe acido oleico purissimo, il principale componente dell'olio di oliva e sarebbe il primo passo per la realizzazione di "semiconduttori umidi" ("wet semi-conductors"). Le particelle di acido oleico utilizzate sarebbero della dimensione di alcuni nanometri (1 nanometro = 1 miliardesimo di metro).
I semiconduttori sono materiali alla base dei principali componenti elettronici (transistor, diodi e diodi ad emissione luminosa, o LED); essi hanno una resistività (resistenza specifica, variabile con il materiale) intermedia tra quella di un isolante (massima) e quella di un conduttore (minima).
Le proprietà di resistività di un semiconduttore tradizionale variano con il contenere, o meno una componente minerale aggiuntiva (drogante), che ne modifica le proprietà, con il suo tipo e quantità (livello di impurità) e con la temperatura.
Gli atomi dei materiali semiconduttori (= tetravalenti; ad es. silicio), "drogati" con ridottissime quantità di sostanze pentavalenti, o trivalenti, condividono gli elettroni di valenza (quelli dello strato più esterno) con queste sostanze, formando un legame covalente. In seguito a ciò tale strato disporrà, alla fine, di un elettrone in eccesso, o di uno in difetto, con origine di un eccesso di carica negativa, o positiva.
Contemporaneamente nei differenti semiconduttori si ha una più, o meno ridotta differenza energetica tra la banda di conduzione, e quella più interna di valenza; ciò rende particolarmente semplice far saltare, con l'aumento della temperatura (aumento dell'energia degli elettroni), uno, o più elettroni dalla banda di valenza a quella di conduzione, con origine di un eccesso di cariche negative, o positive, a seconda del tipo di semiconduttore.
Il flusso di corrente all'interno di un elemento semiconduttore è funzione dell'intensità del campo elettrico applicato agli atomi che lo costituiscono.
Il motivo che ha spinto il Professor Ted Sargent del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Cibernetica "Edward S. Rogers" e la sua equipe a portare avanti questa ricerca è la notevole complessità della tecnica normalmente utilizzata per la messa a punto dei semiconduttori, la quale si avvale di temperature di circa 1000 °C e di materiali cristallini perfetti nella loro struttura atomica; per questo motivo la ricerca condotta dal Professor Ted Sargent può essere considerata un ulteriore passo verso la sostituzione dello sfruttamento di risorse di origine minerale con prodotti naturali biodegradabili.
I semiconduttori sono componenti elettronici utilizzati per applicazioni di alta tecnologia ed anno consentito negli anni passati una notevole evoluzione delle apparecchiature elettroniche.
La messa a punto di questi innovativi componenti elettronici si è servita di una tecnica nota come "spin-coating", consistente nel posizionare una goccia di acido oleico sopra una sottile lastra di vetro dotata di elettrodi di oro e nel forzare la goccia a distendersi per formare un film liscio e continuo. Successivamente questo film è sottoposto ad un bagno di due ore in metanolo, un alcool alifatico, che si caratterizza per avere un atomo di carbonio in meno dell'alcool normalmente commercializzato nelle drogherie. Gli alcooli si caratterizzano per avere una temperatura di evaporazione piuttosto bassa e quindi evaporano con facilità.
Una volta che il metanolo è evaporato si origina uno strato fotosensibile dello spessore di 800 nanoparticelle, il quel per azione della luce è in grado quindi di originare un flusso di corrente all'interno di un circuito elettrico.
Le caratteristiche di questo semiconduttore, il quale è in grado di identificare ed emettere raggi infrarossi corti, sono considerate di particolare pregio in quanto combinano eccezionali perfomances con notevole economicità dei materiali utilizzati: a temperatura ambiente questi avveniristici componenti elettronici sarebbero dieci volte più sensibili ai raggi infrarossi dei dispositivi militari per la visione notturna e dei dispositivi utilizzati nella fotografia bio - medica.
"La capacità di realizzare semiconduttori 'spennellabili' caratterizzati dall'avere un basso costo ed elevate performances ed utilizzabili nei settori applicativi delle comunicazioni, della fotografia digitale e del monitoraggio risulta di particolare valore", secondo quanto riferisce Joannopoulos, professore di fisica e direttore dell'Istituto per la Nanotecnologie Militari al Massachusetts Institute of Technology (MIT).
"La chiave del nostro successo", risponde indirettamente Gerasimos Konstantatos, dottorando di ricerca all'Università di Toronto, "è stata l'applicazione di tecniche di ingegneria controllata ad un livello di scala nano-metrica: operando su dimensioni e superfici colloidali nano-cristalline per ottenere eccezionali prestazioni dalle apparecchiature - con questa scoperta sappiamo adesso che la semplice, conveniente "chimica umida" ("wet chemistry") di basso costo può produrre dispositivi con caratteristiche superiori a quelle dei semiconduttori cristallini usualmente prodotti".

Fonte/i: Università di Toronto (Canada) - Consiglio Nazionale delle Ricerche Scientifiche ed Ingegneristiche del Canada (NSERC)

Autore dell'articolo: Luca Federico Fianchini, 26 luglio 2006


I commenti per questo articolo sono stati chiusi.