Dal MIT un nuovo modo di muovere gli elettroni grazie al grafene

Da una collaborazione tra il MIT e l'Università di Manchester è nato un nuovo materiale basato sul grafene che permette agli elettroni di muoversi in maniera insolita, socchiudendo la porta alla possibilità di realizzare nuovi transistor ad elevata efficienza e, più in generale, con ampie implicazioni nello sviluppo dell'elettronica.

Gli elettroni, nel loro fluire, seguono in maniera abbastanza naturale il percorso che oppone la minor resistenza. Quando si trovano in un materiale conduttore, gli elettroni si muovono nella stessa direzione del campo elettrico. I ricercatori del MIT e dell'Università di Manchester hanno però realizzato uno speciale super-reticolo collocando uno strato di grafene al di sopra di uno strato di nitruro di boro (chiamato anche grafene bianco) all'interno del quale gli elettroni possono muoversi in direzione perpendicolare a quella del campo elettrico.

Il particolare reticolo è infatti caratterizzato da una struttura a bande che impartisce uno spin su ciascun elettrone, deviandolo in una nuova direzione. L'angolo della deviazione può essere controllato con precisione con un campo elettrico. I ricercatori hanno inoltre osservato, a particolari ampiezze dell'angolo di deviazione, due differenti flussi di elettroni che si muovono in direzioni opposte nel super-reticolo di grafene, dando luogo ad una corrente neutra.

Corrente che richiede appena 140 millivolt di tensione per poter essere innescata: questa caratteristica rende il super-reticolo di grafene adatto per lo sviluppo di transistor ad alta efficienza. Oltre alle implicazioni nel campo elettronico, la ricerca potrebbe avere effetti meno immediati ma di portata maggiore per tutta la fisica: gli elettroni che si muovono nel grafene si comportano generalmente come particelle senza massa, ma nel super-reticolo di grafene il comportamento egli elettroni è più simile a quello di neutrini che hanno acquisito massa. Questo effetto non ha analogie nella fisica delle particelle ed i ricercatori sperano che ulteriori attività di ricerca possano contribuire all'evoluzione della comprensione dell'universo.

Il professor André Geim, premio nobel per la scoperta del grafene, ha dichiarato: "E' molto raro individuare un fenomeno che possa collegare la scienza dei materiali, la fisica delle particelle, la relatività e la topologia dei materiali".