L’inventore del grafene ispira un nuovo semiconduttore in cui l’energia elettrica si trasforma in segnale luminoso a temperatura ambiente

Non si ferma la rivoluzione dei materiali alternativi. Un team di fisici americani e britannici ha scoperto infatti un nuovo dispositivo in grado di emettere luce a temperatura ambiente. Ma alla base di questo lavoro c’è il fisico russo Andre Geim, premio Nobel per la fisica nel 2010, e le sue ricerche che hanno portato a uno dei materiali più rivoluzionari nel campo dell’elettronica: il grafene. Il lavoro è stato curato dalla University of California di San Diego e dalla University of Manchester ed è stato pubblicato su Applied Physics Letters il 7 Marzo 2016.

Il ramo dell’elettronica che produce dispositivi in grado di trasformare l’energia elettrica in segnale luminoso: l’optoelettronica. Questa si basa sui semiconduttori, materiali in cui gli elettroni conducono la carica elettrica. Quando un semiconduttore viene investito da una corrente, gli elettroni possono eccitarsi cioè saltare da un livello energetico a un altro, lasciandosi dietro una sorta di buca. La differenza di carica generata dall’interazione buca-elettrone è energia potenziale che può essere restituita sotto forma di luce.

Differenza di carica buca-elettrone
Credits: wikimedia commons

Oggi, affinché un dispositivo optoelettronico producesse un segnale luminoso veniva usato l’arseniuro di gallio, seppur con una grande limitazione: la bassa temperatura necessaria a ottenere gli elettroni eccitati, anche detti eccitoni. Lo studio del team britannico-americano, guidato da Erica Calman del dipartimento di fisica dell’Università della California a San Diego, ha invece utilizzato una nuova struttura composta da solfuro di molibdeno e nitruro di boro, in grado di generare luce anche a temperatura ambiente. La tecnica utilizzata per lo sviluppo del nuovo materiale è proprio quella che è stata ideata dal Nobel Andre Geim ed è nota come esfoliazione meccanica.

Calman ha commentato i suoi risultati su Applied Physics Letters: «Le nostre speciali strutture aiutano a mantenere più strettamente uniti gli eccitoni affinché possano sopravvivere a temperatura ambiente. I risultati del nostro lavoro suggeriscono che possiamo essere in grado di costruire nuovi dispositivi».

In futuro questo nuovo materiale potrebbe avere molte applicazioni, dall’elettronica alla medicina come è accaduto per il grafene.

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