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TECH INSIGHT
23 - ELETTRONICA OGGI 450 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2015
NANOTECH
FET per i TeraHertz
Uno studio condotto dai dell’Istituto di Na-
noscienze del CNR e della
insieme al francese presso la Université de Montpel-
lier dimostra che è possibile realizzare dei nanorivelatori
con transistor a effetto di campo QFET costruiti con “nanofili”
semiconduttivi. Le dimensioni nanometriche, la velocità di
commutazione e la robustezza di questi transistor offrono ai
nanorivelatori la capacità di funzionare nell’ordine dei THz
aprendo la porta perciò a un’ampia gamma di nuove appli-
cazioni nel settore della fotonica fino a oggi rimaste poco
esplorate a causa della mancanza di sorgenti e ricevitori
in questa banda. In pratica, usando dei nanofili di grafene
i ricercatori hanno concepito delle eterostrutture con regio-
ni attive di poche centinaia di nm nelle quali la formazione
spontanea di onde di plasma consente di rivelare i raggi la-
ser con lunghezze d’onda dell’ordine dei µm. Il primo pro-
totipo ha funzionato con un laser a cascata quantica con
emissione a 3 THz ossia 100 µm, ma la duttilità dei nanofili
permette la sperimentazione di nuove geometrie di transi-
stor che potranno migliorare questo risultato. Oltre che per i
Single-Photon Detectors questi transistor potrebbero essere
utili nella rivelazione delle immagini multi-pixel con le came-
re 3D di prossima generazione.
Nanodiamanti
Un team dell’Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) ha creato delle
strutture cristalline grandi pochi nanometri che manifestano
le proprietà dei diamanti e sono perciò definibili nanodia-
manti anche se rispetto ai diamanti l’inedito rapporto fra le
grandi dimensioni superficiali in rapporto al piccolo volume
occupato ne cambia un po’ le prestazioni meccaniche ed
elettriche. In pratica, quando sono sospesi in soluzioni ac-
quose questi nanodiamanti evidenziano un surplus di lacu-
ne nella banda di valenza che non è facilmente osservabile
quando sono deposti a film sottile perché è dovuto alla ces-
sione di elettroni dallo strato superficiale dei nanodiamanti
all’acqua e al conseguente aumento di lacune superficiali
utilizzabili per la cattura di svariati tipi di particelle dall’am-
biente circostante. Questo fenomeno spiega il motivo per cui
riescono in questa condizione a catturare e trasportare par-
ticelle attive e perciò possono essere molto utili per esempio
nelle applicazioni biomediche dove la selettività nella sen-
sibilità di cattura è preziosa per attirare e bloccare di volta
in volta alcune molecole oppure taluni ioni. I nanodiamanti
possono perciò diventare degli ottimi sensori medicali da
far viaggiare nel sangue per diagnosi mirate e, per esempio,
verificare l’assorbimento dei farmaci nel corpo o valutare lo
stato di avanzamento di una patologia.
La dissipazione perfetta
Quanto più piccolo e veloce è un dispositivo e tanto più è
difficile raffreddarlo adeguatamente, ragion per cui diven-
tano strategici i nanomateriali come il grafene caratterizzati
da un’elevata conduttività termica che consente di smaltire
rapidamente il calore. All’Ecole Polytechnique Fédérale de
Lausanne hanno studiato a fondo come sfruttare tale van-
taggio anche sui fogli di grafene composti da un unico strato
atomico e perciò fondamentalmente bidimensionali. I ricer-
catori hanno infatti dimostrato che il calore si propaga con
onde che somigliano molto a quelle sonore nell’aria e nei
Fig. 3 – I nanodiamanti realizzati dall’HZB mostrano una sensibilità
selettiva della loro superficie che ne consente l’uso come sensori medi-
cali con risoluzione molecolare
Fig. 4 – All’EPFL hanno dimostrato che nei fogli bidimensionali di
grafene il calore si propaga quasi senza perdite con onde molto simili a
quelle acustiche in aria