Alfonso Maruccia

Computer rotante a base di grafene

Un primo, importante passo per lo sviluppo di un computer in grado di processare informazioni su scala subatomica. Merito, come sempre, delle qualità del foglio di carbonio monomolecolare

Roma - Gli inventori del grafene sono stati recentemente insigniti del premio Nobel per la Fisica, grazie alle eccezionali qualità chimico-fisiche del nuovo materiale. E il grafene è alla base di un nuovo passo avanti compiuto nella realizzazione di tecnologie informatiche di nuova concezione, vale a dire la messa a punto di una tecnica di "tunnelling spin injection" che potrebbe costituire la base del cosiddetto spin computer.

In uno spin computer l'elaborazione delle informazioni avviene a livello subatomico, chiamando in causa direttamente i singoli elettroni e la loro proprietà intrinseca di polarizzazione detta appunto spin. Ogni elettrone può avere uno spin "up" o "down", e se si riuscisse a sfruttare questa natura binaria per immagazzinare dati digitali si potrebbe avere accesso a capacità di memorizzazione sin qui inimmaginabili a una frazione dell'energia necessaria oggi.

I ricercatori della University of California, Riverside, sono riusciti a ottimizzare il processo di "iniezione" dello spin sugli elettroni di uno strato di grafene attraverso un elettrodo ferromagnetico. Questa tecnica è generalmente inefficiente, ma gli scienziati californiani sono riusciti nell'impresa adottando un materiale isolante in grado replicare l'effetto tunnel attualmente usato per programmare le memorie NAND flash dei dischi SSD.
"Abbiamo registrato un incremento dell'efficienza di 30 volte nell'iniezione di spin con il quantum tunneling attraverso il materiale isolante nel grafene - spiega il professore associato Roland Kawakami che ha guidato la ricerca - Altrettanto interessante è il fatto che il materiale isolante funzionava come una valvola a una sola via, permettendo al flusso di elettroni di andare in una direzione - dall'elettrodo al grafene - ma non nell'altra".

Il team di ricerca ha inoltre risolto il problema della scarsa capacità che ha il grafene di legare con altri materiali - in questo caso l'isolante necessario a replicare l'effetto di tunnelling spin injection - ricoprendolo con un sottile strato di titanio. Un'altra importante conseguenza del lavoro di Kawakami e soci è infine l'immagazzinamento di spin dalla durata molto superiore a quelle sin qui registrate: all'aumentare del ciclo vitale degli spin elettronici aumenta anche la quantità di operazioni digitali da poter applicare alle unità di informazione.

Alfonso Maruccia
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