Ricercatori della Stanford University hanno creato un circuito complesso basato su transistor ai nanotubi di carbonio. Ne hanno dettagliato il funzionamento nel corso della International Solid-State Circuits Conference, una manifestazione che si è tenuta a San Francisco nelle scorse settimane.
Il circuito ai nanotubi è stato in grado di convertire un segnale di tipo analogico proveniente da un condensatore in uno digitale, comprensibile a un microprocessore. Per rendere il tutto più evidente i ricercatori hanno messo in piedi una dimostrazione pratica: gli studiosi hanno inserito uno switch capacitivo nel palmo della mano di un manichino in legno; quando qualcuno stringeva la mano del manichino, faceva scattare l'interruttore. In questo modo il circuito ai nanotubi inviava il segnale a un computer, attivando così un motore che faceva muovere la mano su e giù, in quella che si può definire una stretta di mano non calorosa, ma sicuramente simile a quella reale.
Da tempo l'industria dei semiconduttori sta cercando alternative ai transistor in silicio, che ormai si stanno avvicinando ai propri limiti fisici. Si parla di grafene e altri materiali, ma i nanotubi al carbonio potrebbero essere la soluzione migliore, dato che è molto più semplice creare soluzioni che agiscano come "semiconduttori".
I transistor basati su questo nanomateriale sono più veloci ed efficienti di quelli in silicio, ma finora è stato difficile realizzare circuiti funzionanti complessi partendo da singoli transistor. Altri ricercatori in passato avevano creato circuiti a nanotubi semplici, e questo è il più complesso realizzato sinora.
Secondo Subhasish Mitra, professore di associato di informati ed ingegneria elettronica, che ha guidato il lavoro con Philip Wong, professore di ingegneria elettronica a Stanford, tutto questo dimostra come i transistor ai nanotubi possano essere realizzati con rese elevate.
Il circuito realizzato è ancora relativamente lento e i transistor sono "grandi" rispetto alle attuali soluzioni al silicio. Il loro funzionamento sancisce però un'importante dimostrazione sperimentale del loro potenziale tecnologico. "I transistor al carbonio possono essere integrati all'interno di circuiti logici che lavorano a bassa tensione", ha dichiarato Aaron Franklin, che sta sviluppando elettronica con i nanotubi all'IBM Watson Research Center.
Lavorare con nanotubi al carbonio presenta tante sfide, in quanto sono per il 30% metallici, anziché semiconduttori, e c'è il potenziale di bruciare un circuito. I nanotubi tendono inoltre a crescere in modo disordinato, come se fossero un groviglio di spaghetti, il che può portare ai circuiti a "switchare" in modo imprevedibile.
L'approccio del gruppo Stanford è stato quello di lavorare con le loro imperfezioni, sviluppando tecniche di progettazione in grado di tollerare gli errori dei transitor e dei circuiti risultanti. "Vogliamo far crescere la complessità del circuito, poi tornare indietro per migliorare i metodi di realizzazione e successivamente fare circuiti ancora più complessi", ha dichiarato Wong.
Per Ashraf Alam, professore della Purdue University, ci troviamo in una situazione che non è differente da quella dei primi transistor al silicio, che erano di scarsa qualità. "Variazione e imperfezione stanno per diventare come l'aria che respiriamo nel settore dei semiconduttori", ha affermato Wong, non solo per coloro che lavorano con i nuovi materiali, ma anche per chi opera con il silicio.
Difetti inevitabili, a livello di singoli atomi, porteranno presto a una variazione delle prestazioni che dovrà essere contabilizzata nella progettazione dei circuiti. "Progetti tolleranti agli errori diventeranno parte della strada da seguire, perché non riusciremo mai a ottenere materiali completamente perfetti", ha dichiarato Wong.