I nanotubi di carbonio potrebbero essere la chiave per i telefoni più veloci

I ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison potrebbero aver appena sbloccato il più grande sviluppo della nanotecnologia in più di due decenni e, naturalmente, influenzeranno il tuo smartphone.

I ricercatori hanno trovato in un recente test che il nuovo modello di transistor a nanotubi di carbonio ha una corrente di 1,9 volte superiore rispetto ai tradizionali transistor di silicio. Al loro massimo potenziale, i transistor a nanotubi potrebbero raggiungere prestazioni cinque volte superiori rispetto ai transistor al silicio.

"Questo importante passo avanti nelle prestazioni dei transistor di nanotubi di carbonio è un progresso fondamentale nello sfruttamento dei nanotubi di carbonio nelle comunicazioni logiche ad alta velocità e in altre tecnologie elettroniche dei semiconduttori", ha annunciato il ricercatore Michael Arnold in un comunicato stampa.

Aspetta, ma cosa sono i nanotubi di carbonio? Semplicemente, sono cilindri fatti interamente di atomi di carbonio. Hanno il più alto rapporto resistenza / peso di qualsiasi materiale conosciuto che, in combinazione con la loro struttura flessibile e simile a molla, li rende un'alternativa ambita al silicio utilizzato nella maggior parte dei transistor di computer. Scoperto per la prima volta nel 1991, le piccole strutture racchiudono un pugno, con una forza di once onice che è 117 volte più forte dell'acciaio.

Mentre sono ampiamente discussi in termini di potenziale commerciale, i ricercatori della NASA hanno sperimentato l'uso di nanotubi di carbonio per costruire velivoli spaziali più leggeri e i ricercatori segnalano il potenziale anche nell'uso militare e industriale. Altre ricerche hanno dimostrato che gli schermi basati su nanotubi di carbonio sono quasi 100 volte più resistenti rispetto agli schermi tattili ITO (indio stagno ossido).

Nel 2014, IBM ha riferito che stavano sviluppando chip CNT che sarebbero pronti per l'uso commerciale entro il 2020. Tuttavia, Wilfried Haensch, che guida la ricerca sui nanotubi di IBM, ha riferito al momento che l'azienda stava ancora lottando per capire come ridurre l'ossido della batteria senza che la batteria fuoriesca.

Non c'è dibattito sul fatto che i transistor di nanotubi di carbonio siano teoricamente molto più veloci dei transistor al silicio, ma fino a poco tempo fa, la rimozione delle impurità in essi rappresentava anche una sfida per i ricercatori. Quando vengono coltivati ​​nanotubi di carbonio, solo due terzi si sviluppano nella varietà semiconduttiva necessaria per i transistor. Il laboratorio di Arnold è stato in grado di creare condizioni in cui quasi il 99,9% dei tubi era semiconduttore.

I miglioramenti nella tecnologia dei nanotubi di carbonio sono stati rapidi negli ultimi anni, ma permangono le sfide su come utilizzare effettivamente la tecnologia.

"C'è altro da capire", racconta Arnold Inverso. "Abbiamo realizzato transistor ora che sono più conduttivi delle transizioni di silicio, ma uno dei passaggi successivi è rendere un processo più uniforme. Quanto è produttivo il canale di ciascun transistor può variare tra i transistor."

Finora hanno solo testato i transistor migliorati su una "scala di pollice in pollici", abbastanza appena per determinare se sono pronti per l'uso in una CPU che potrebbe richiedere il funzionamento di 100s di transistor.

Racconta Arnold Inverso che il 2020 potrebbe essere "una linea temporale molto aggressiva", per un computer a nanotubi completo, ma l'utilizzo della tecnologia su scala più piccola potrebbe avere un impatto più immediato.

Poiché i nanotubi sono così flessibili, offrono anche un'alternativa promettente al silicio per il futuro dell'elettronica indossabile.

"Un'altra applicazione davvero promettente è la realizzazione di amplificatori a radiofrequenza ad altissima velocità per comunicazioni cellulari e comunicazioni wireless", afferma Arnold, il cui laboratorio si concentrerà prossimamente sull'uso dei nanotubi di carbonio nella tecnologia delle comunicazioni.

I transistor di nanotubi di carbonio possono essere utilizzati per offrire la stessa quantità di larghezza di banda a potenza inferiore o maggiore larghezza di banda per la stessa quantità di energia.