La luce cambia la natura del silicio

TECNOLOGIA – Oggi il silicio è considerato il materiale principe dell’elettronica, e di riflesso (è proprio il caso di dirlo) anche della fotonica, quella branca dell’ottica che studia la propagazione delle singole particelle di cui è composta la luce, i fotoni. Quello che ha scoperto un gruppo di ricercatori del Politecnico di Milano è che la luce, quando attraversa una superficie di silicio, crea su di essa un gran numero di cariche elettriche, circa 100 volte di più del normale, che rendono la superficie molto conduttiva. Come se vi fosse una pellicola che ricopre il materiale rendendolo quasi metallico. Il tutto a velocità istantanea: è sufficiente accendere la luce e subito la superficie del silicio diventa simile a un materiale metallico; basta poi spegnere la luce per riportare il materiale allo stato precedente.

Lo studio, pubblicato su Nature Communications, è stato condotto nel Photonic Devices Lab, un laboratorio del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, nell’ambito del progetto europeo BBOI (Breaking the barriers of optical integrations). Il Photonic Devices Lab afferisce a Polifab, il nuovo centro di micro e nanotecnologie del Politecnico di Milano, inaugurato non più di tre mesi fa.

“Questo è un passo in avanti fondamentale per realizzare in futuro dispositivi sempre più piccoli e che consumino poca energia” spiega Francesco Morichetti, uno dei ricercatori che ha condotto la ricerca insieme a Stefano Grillanda. Non dobbiamo dimenticare infatti che la ragione primaria per cui è importante sviluppare tecnologie sempre più piccole è il risparmio di energia. “Consumare meno è il punto focale delle politiche strategiche europee in materia di traffico dei dati” prosegue Morichetti. “Se è vero che anno dopo anno il traffico dati andrà aumentando vertiginosamente, è altrettanto vero che se non lavoriamo nella direzione di ridurre il consumo, e quindi il costo, per ogni singolo bit, non andremo molto lontano.”

Dato che basta accendere le luce perché la superficie del silicio diventi “metallica” e quindi con un potere conduttivo molto elevato, sarà sufficiente far sì che l’intero dispositivo sia in qualche modo fatto interamente di superficie. Per fare questo è necessario che la tecnologia scenda alla scala nanometrica (miliardesimo di metro), poiché a questo livello un dispositivo si comporta come se fosse fatto di sola superficie, come una membrana dello spessore di pochi atomi.

Al momento si tratta di ricerca di base ma le prospettive applicative di questa scoperta sono allettanti: dagli strumenti ottici ultraveloci ai trasmettitori a elevatissima efficienza energetica, che saranno appunto elementi fondamentali per consentire una trasmissione dati veloce e a basso consumo energetico, caratteristiche essenziali per i computer del futuro.

@CristinaDaRold

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