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TECH INSIGHT
24 - ELETTRONICA OGGI 450 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2015
NANOTECH
fogli di grafene a cui manca la dimensione verticale posso-
no farlo quasi senza perdite anche a temperatura ambien-
te a differenza dei dispositivi di grafene tridimensionali nei
quali ciò avviene solo a temperature ambiente molto basse
dell’ordine dei -200 °C. Inoltre, questo fenomeno non avvie-
ne solo nel grafene ma in tutti i materiali che assumono con-
formazioni monoatomiche bidimensionali. Ciò significa che
con i fogli di grafene si possono realizzare strutture planari
o tubolari capaci di smaltire il calore dei dispositivi a tran-
sistor nanometrici di futura generazione e permetterne così
l’implementazione in circuiti di grafene dotati di straordina-
rie doti di compattezza dimensionale, robustezza termica e
velocità operativa.
Modulazione di fase plasmonica
Una ricerca condotta congiuntamente dal
dal NIST,
dalla e dalla
ha dimostrato la fattibilità di un modula-
tore di fase capace di controllare e comandare la lunghezza
d’onda e la velocità di un flusso di plasmoni calibrandone le
prestazioni ottiche. I plasmoni sono oscillazioni coerenti de-
gli elettroni liberi che si trovano nella superficie dei metalli
quando sono colpiti da radiazioni ottiche e possono propa-
garsi sullo strato metallico prossimo alla superficie senza
mai irradiarsi all’esterno. Prima d’ora è stato quasi impos-
sibile addomesticare in qualche modo il fenomeno ma que-
sta sperimentazione ha dimostrato che i plasmoni possono
essere utilizzati per convertire i segnali ottici incidenti in
segnali elettrici che assumono la forma di onde elettromagne-
tiche con lunghezza d’onda controllabile. I ricercatori hanno
usato una piastrina d’oro e vi hanno posto sopra a una distan-
za di 270 nm un array di 11 elettrodi d’oro dove una piccola
tensione consente di attrarre elettrostaticamente i plasmoni
e rallentarne la propagazione superficiale diminuendone la
lunghezza d’onda. Variando la tensione si modifica la correla-
zione fra la forma d’onda plasmonica generata e quella ottica
incidente con un’elevata efficienza di modulazione soprattutto
in fase e ciò può senza dubbio servire a sviluppare compo-
nenti optoelettronici con caratteristiche di nuova generazione.
Nanoantenne cubiche
Indubbiamente i sensori medicali sono più efficaci se capaci di
catturare le molecole nella scala dimensionale più appropriata
ossia attorno a una decina di nanometri. Una ricerca condotta
alla in Victoria, in Australia, ha portato alla
realizzazione di nanoantenne cubiche molto efficienti per la re-
alizzazione di lab-on-a-chip NEMS (Nano Electro-Mechanical
Systems) utilizzabili nella cattura di sostanze nocive e inqui-
nanti per la nostra salute. La forma cubica è stata scelta perché
consente misure direzionali che sono quasi impossibili per le
nanoantenne sferiche mentre la posizione e la distanza fra i na-
nocubi deposti sopra il substrato isolante consente di regolare
finemente l’apertura angolare e la direzionalità dei fasci lumi-
nosi per ottimizzarne l’attraversamento delle aree di misura e
l’arrivo ai fotorivelatori. Questo approccio permette di installare
sullo stesso substrato più sensori NEMS per analisi specifiche
come la rivelazione ottica delle molecole nei fluidi (Microflui-
dic Analysis) o la cattura selettiva di sostanze cancerogene in
campioni di tessuti organici (Nanocantilever Detecting Cancer).
Sviluppando ulteriormente il concetto si possono realizzare bio-
sensori in grado di riconoscere più rapidamente ed efficace-
mente qualsiasi sostanza organica e persino il DNA.
Fig. 6 – Il Lab-on-a-chip NEMS realizzato in Australia sfrutta antenne
cubiche per misure direzionali utili per l’analisi molecolare selettiva a
scopo medicale
Fig. 5 – Un nuovo concetto di modulazione di fase consente di conver-
tire le radiazioni ottiche in onde elettromagnetiche plasmoniche e
realizzare componenti optoelettronici nanometrici