A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Si apre l’era dei transistor a supercorrente, grazie a un'importante ricerca

Si apre l’era dei transistor a supercorrente, grazie a un'importante ricerca

Realizzare dei transistor in materiali superconduttori è possibile. È quanto dimostra un’importante ricerca, condotta da scienziati dell’Istituto Nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche-CNR-NANO di Pisa, con il contributo dell’Istituto Superconduttori, Materiali Innovativi e Dispositivi di Genova -CNR-SPIN. 

Lo studio, pubblicato sulle riviste Nature Nanotechnolgy, NanoLetters e Nature Electronics, apre all’era dei transistor a supercorrente e smentisce alcuni assunti della teoria della superconduttività finora indiscussi.

I ricercatori hanno scoperto che si può utilizzare un campo elettrico per abilitare o inibire il passaggio di supercorrente in un filo superconduttivo. 

“Secondo la teoria, un campo elettrostatico non ha alcun effetto su un metallo superconduttore, ma ora questa idea è stata smentita dalla scoperta che un campo elettrico intenso può influenzare drasticamente un superconduttore ed essere usato per controllare la supercorrente che lo attraversa fino a 'spegnere' completamente la superconduttività, se sufficientemente intenso”, ha spiegato Francesco Giazotto di CNR-NANO e Scuola Normale Superiore, che ha guidato la ricerca.

Si tratta di un importante risultato, a cui i ricercatori sono giunti applicando intensi campi elettrici a transistor superconduttivi costituiti da un film sottile di superconduttore, nello specifico titanio o alluminio. Grazie a una speciale strumentazione messa a punto al CNR-NANO di Pisa e disponibile in pochissimi laboratori nel mondo, i ricercatori hanno potuto effettuare le delicate misure elettriche a temperature prossime alla zero assoluto. 

Dal punto di vista della fisica di base, questi risultati suggeriscono che ci sono aspetti della superconduttività ancora da comprendere e invitano a ripensare alcuni aspetti della teoria che non prevedevano il cosiddetto 'effetto di campo' per i superconduttori. Intanto siamo già al lavoro per capire l'origine microscopica dell’effetto che abbiamo osservato”, ha proseguito il ricercatore.

Il fenomeno osservato potrebbe essere sfruttato in dispositivi innovativi e nelle tecnologie quantistiche. La ricerca prelude, in particolare, alla realizzazione di transistor interamente basati su materiali superconduttori anziché su semiconduttori, come il silicio, attualmente protagonista in questo tipo di dispositivi. 

Per quanto riguarda le applicazioni, questo effetto potrebbe rivoluzionare l’elettronica con dispositivi di nuova concezione, compresi transistor superconduttori interamente metallici, ovvero circuiti con un ridottissimo consumo energetico e riscaldamento, oltre che tecnicamente semplici da realizzare e basati su materiali comuni come titanio e alluminio, economici e scalabili per processi industriali. Potrebbe infine portare a nuove architetture per le tecnologie quantistiche avanzate”, ha concluso Giazotto.

Il principale vantaggio dei superconduttori è quello di poter condurre corrente senza dissipare energia, perché quando vengono raffreddati al di sotto di una temperatura critica la loro resistenza elettrica diventa nulla.

Fonte CNR
Data pubblicazione 21/12/2018
Tag Scienze fisiche e ingegneria
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