Dopo 50 anni di studi, la creazione di una forma di silicio capace di emettere luce rappresenta una rivoluzione nel campo dell’informatica, con la promessa di chip più veloci che mai.
di MIT Technology Review Italia
Ricercatori dell’Università di Tecnologia di Eindhoven sono riusciti a sviluppare una lega con silicio che può emettere luce. I risultati della ricerca sono stati pubblicati dalla rivista Nature. La squadra mira ora ad integrare l’innovazione nei chip attuali, per renderli più veloci che mai.
Ogni anno, la società umana utilizza e produce sempre più dati, ma la tecnologia attuale tecnologia, basata su chip elettronici, sta per arrivare a capienza massima. Il limite è dato dal calore generato dalla resistenza incontrata dagli elettroni quando viaggiano lungo le connessioni in rame tra i numerosi transistor di un chip. Serve una nuova tecnica che non produca calore.
Da qui l’interesse nella creazione di chip fotonici, che trasferiscano dati per mezzo di fotoni (particelle di luce). I protoni, infatti, non incontrano resistenza. In quanto privi di massa o carica, generano meno dispersione all’interno del materiale attraverso il quale viaggiano, senza produrre calore e consumando meno energia. Sostituire le comunicazioni elettriche all’interno di un chip con delle comunicazioni ottiche significa anche accelerare le interazioni tra chip di 1000 volte.
I data center, per esempio, potrebbero usufruire di trasferimenti dati più veloci con un minore consumo di energia. I chip fotonici aprirebbero le porte anche a nuove applicazioni nel campo della guida autonoma, della diagnostica medica o del monitoraggio della qualità dell’aria e degli alimenti.
La creazione di chip fotonici richiede una fonte di luce. I ricercatori hanno scelto un laser integrato. Per rendere il laser compatibile con il silicio, nel 2015, i ricercatori hanno imparato a modellare il silicio in una struttura esagonale, realizzandolo in nanofili di un altro materiale. Solo in seguito hanno sviluppato un guscio di silicio-germanio su questo modello. Elham Fadaly, primo autore dell’articolo pubblicato su Nature, spiega: “Siamo stati in grado di disporre gli atomi di silicio sul modello esagonale, costringendo quindi gli atomi di silicio a formare una struttura esagonale”.
Infine, sono riusciti ad ottenere che il materiale emettesse luce lavorando sulla qualità delle nanostrutture esagonali in silicio-germanio e riducendo al massimo la presenza di impurità e difetti nei cristalli. Dagli esperimenti condotti, il materiale emette luce in modo molto efficiente.
La squadra di ricerca sta ora studiando come integrare le strutture in silicio esagonale negli attuali componenti di microelettronica a strutture cubiche.
(lo)
