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Non solo grafene, il materiale del futuro si chiama Tmd

Ricercatori di Cnr, Università di Princeton e di Hiroshima hanno scoperto che i Transition metal dichalcogenides sarebbero una via intermedia fra i materiali bidimensionali (come il grafene) e quelli tridimensionali (come il vecchio silicio). Questa categoria di metalli sta attirando l'attenzione per le sue straordinarie proprietà, in primis la magnetoresistenza titanica.

Non solo grafene, il materiale del futuro si chiama Tmd

Né 2D né 3D: i materiali tecnologici del futuro sarebbero una via di mezzo fra quelli bidimensionali (come il grafene) e quelli tridimensionali (come il vecchio silicio). È la scoperta di un gruppo di ricercatori sperimentali e teorici di due Istituti del Consiglio nazionale delle ricerche - Istituto officina dei materiali (Iom-Cnr) e Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Spin-Cnr) - insieme all'Università di Princeton e all'Università di Hiroshima.

La via di mezzo prende il nome di Tmd (Transition metal dichalcogenides), una categoria di metalli che sta attirando l'attenzione della comunità scientifica per le sue straordinarie proprietà. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, si è svolto nel centro di ricerca Elettra Sincrotrone Trieste, in Area Science Park.

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Sala Sperimentale di Elettra. Autore: Roberto Barnabà

"Fra le caratteristiche dei Tmd spiccano la grande versatilità, la possibilità di essere esfoliati e ridotti a pochi milionesimi di millimetro, proprio come il grafene, e un'eccezionale magnetoresistenza, ovvero la capacità di variare la resistenza al passaggio della corrente elettrica in funzione del campo magnetico", spiega la ricercatrice Iom-Cnr Ivana Vobornik. "A dispetto del loro grande potenziale, però, i Tmd sono stati sempre assimilati ad altri sistemi perfettamente bidimensionali e mai analizzati in modo specifico: il nostro lavoro è il primo in questa direzione".

Il gruppo di ricerca ha usato la luce di sincrotrone di Elettra per analizzare il ditellurio di tungsteno: un Tmd che mostra una magnetoresistenza "titanica", fino a milioni di volte superiore a quella già "gigantesca" mostrata dai materiali impiegati oggi negli hard disk dei computer. Le analisi dei ricercatori si sono concentrate sulla struttura elettronica di questo materiale e, unite ai dati teorici, hanno dimostrato che la natura del ditellurio di tungsteno non è perfettamente bidimensionale.

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Interno di Elettra, la stazione sperimentale dove sono state effettuate le analisi. Autore: Massimo Belluz

"I suoi strati, infatti, non sono fra loro indipendenti, ma mostrano un certo grado di interazione che è alla base delle sue particolari proprietà. Abbiamo evidenziato che le caratteristiche del ditellurio di tungsteno, prima fra tutte la sua magnetoresistenza titanica, si possono giustificare solo considerando almeno tre strati atomici", conclude Vobornik. "Il prossimo passo sarà quello di estendere le analisi per verificare se questa natura, a metà fra 2D e 3D, sia una caratteristica generale dei Tmd e di altri materiali su cui la ricerca scientifica sta oggi investendo. Senza tenerne conto, si potrebbe incorrere in errori molto costosi".

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