PISA – L’innovazione nel campo della microelettronica compie un decisivo passo in avanti grazie a una sinergia internazionale che vede protagonista l’Università di Pisa. Un team multidisciplinare dell’ateneo toscano, composto da fisici, chimici e ingegneri, ha unito le forze con l’Università di Scienza e Tecnologia di Wuhan, in Cina, per sviluppare un metodo innovativo dedicato alla produzione di transistor bidimensionali. I risultati di questa ricerca, diramata il 28 maggio 2026, sono stati diffusi nel numero di maggio della rivista scientifica Nature Electronics.
L’obiettivo dello studio è superare gli attuali limiti dei dispositivi realizzati in silicio. Come illustra Gianluca Fiori, docente al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Ateneo pisano: “I transistor sono i mattoncini di base dei circuiti elettronici che costituiscono i nostri calcolatori. Sono molti anni che la ricerca in microelettronica cerca soluzioni che vadano oltre le prestazioni dei dispositivi basati sul silicio, orientandosi sui semiconduttori bidimensionali, dello spessore di uno o due atomi, che consentono di miniaturizzare i transistor e quindi di aumentarne il numero all’interno dei calcolatori, con un conseguente aumento di velocità ed efficienza”. Finora, tuttavia, la fabbricazione di questi componenti estremamente sottili si è scontrata con ostacoli tecnici legati a imperfezioni strutturali che ne abbattevano l’efficacia.
La vera svolta tecnologica risiede nell’impiego dell’ossigeno per sanare queste anomalie e incrementare la resa dei circuiti. Damiano Marian, docente al Dipartimento di Fisica, chiarisce la divisione dei compiti tra i due poli universitari, sottolineando l’avvicinamento concreto alla creazione di nuovi calcolatori: “In questo studio, proponiamo un metodo per migliorare la qualità dei materiali bidimensionali utilizzando l’ossigeno per aumentare le prestazioni dei transistor. Questo rappresenta un altro passo concreto verso la realizzazione di calcolatori basati su dispositivi bidimensionali. A Pisa abbiamo lavorato sulla messa a punto teorica del sistema, mentre all’Università di Wuhan hanno curato la parte sperimentalmente: grazie a simulazioni a principi primi, in grado di modellare il comportamento della materia a livello atomico, siamo riusciti a spiegare le osservazioni sperimentali dimostrando come l’ossigeno possa ‘riparare’ alcuni difetti naturalmente presenti nei materiali bidimensionali, ‘curando’ il materiale che verrà utilizzato per costruire i transistor”.
Il meccanismo chimico-fisico alla base della scoperta permette di risolvere il problema degli atomi mancanti nel reticolo del materiale, mancanze che ostacolano il flusso delle cariche elettriche. Teresa Cusati, tecnologa e chimico teorico presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, entra nel dettaglio del processo: “Infatti, normalmente, questi difetti, che consistono in atomi mancanti all’interno della struttura, limitano il passaggio delle cariche elettriche, riducendo le prestazioni dei dispositivi. Introducendo in modo controllato atomi di ossigeno nel materiale, è stato possibile neutralizzare gran parte di questi difetti, favorendo il movimento delle cariche elettriche all’interno del transistor e migliorando l’interfaccia tra il materiale e i contatti metallici”.
I vantaggi pratici di questa metodologia sono duplici. Da un lato, l’inserimento dell’ossigeno permette di ottenere un trasporto elettrico superiore di circa tre volte rispetto a quello dei dispositivi non sottoposti al trattamento. Dall’altro, l’intera procedura risulta pienamente compatibile con i processi della produzione industriale. Questa caratteristica essenziale garantirà un agevole trasferimento tecnologico su larga scala non appena la tecnologia avrà raggiunto la definitiva maturità.
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