Creato un semiconduttore che guida gli elettroni in spirale, aprendo nuove possibilità per schermi OLED e computer quantistici
Un team di ricercatori dell’Università di Cambridge e della Eindhoven University of Technology ha sviluppato un innovativo semiconduttore organico, in grado di guidare gli elettroni lungo un percorso a spirale. Questo materiale potrebbe migliorare l’efficienza degli schermi OLED e aprire la strada a tecnologie avanzate come la spintronica e il calcolo quantistico. Lo studio, pubblicato sulla rivista Science, rappresenta un’importante svolta nella ricerca sui semiconduttori organici, un settore in costante espansione.
Chiralità e semiconduttori: ispirazione dalla natura
I semiconduttori tradizionali, come il silicio, sono caratterizzati da una struttura simmetrica, che consente agli elettroni di muoversi senza una direzione preferita. In natura, però, molte molecole presentano una struttura chirale—ovvero una forma speculare destra o sinistra, simile alle mani umane. Questa caratteristica è essenziale in processi biologici come la formazione del DNA, ma è difficile da controllare nei materiali elettronici.
Come funziona il nuovo semiconduttore
I ricercatori hanno sviluppato un approccio innovativo, basato su un materiale chiamato triazatruxene (TAT), che si auto-organizza formando una struttura elicoidale. Questo design consente agli elettroni di muoversi a spirale, un fenomeno mai osservato prima nei semiconduttori organici. “Quando il TAT viene eccitato dalla luce blu o ultravioletta, emette una forte luce verde con polarizzazione circolare, un effetto difficile da ottenere in semiconduttori convenzionali”, ha spiegato Marco Preuss, co-autore dello studio.
OLED più efficienti e a basso consumo energetico
Uno degli utilizzi più promettenti per questa tecnologia riguarda gli schermi OLED, utilizzati in TV, smartphone e dispositivi elettronici. Attualmente, gran parte dell’energia viene persa a causa dei filtri utilizzati per polarizzare la luce. Il nuovo semiconduttore, invece, emette luce naturalmente polarizzata, riducendo queste perdite e rendendo i display più luminosi ed efficienti dal punto di vista energetico.
Un salto di qualità nella produzione di OLED
Gli scienziati sono riusciti a integrare il TAT negli OLED a polarizzazione circolare (CP-OLED), ottenendo dispositivi con efficienza e luminosità da record. “Abbiamo ripensato il processo di fabbricazione degli OLED per includere una struttura chirale stabile, un obiettivo che fino ad ora era sfuggito alla ricerca”, ha dichiarato Rituparno Chowdhury, co-autore dello studio.
Potenziale applicazione nella spintronica
Oltre a migliorare gli schermi, i semiconduttori chirali potrebbero avere un impatto significativo nella spintronica—un’area che sfrutta la rotazione degli elettroni per l’elaborazione delle informazioni. Questa tecnologia potrebbe portare allo sviluppo di computer più veloci e sicuri, con applicazioni nel calcolo quantistico. Secondo Bert Meijer, co-autore dello studio, “Abbiamo collegato la chiralità del materiale al movimento degli elettroni, un risultato mai ottenuto prima in questo campo”.
Possibili sviluppi futuri
I semiconduttori organici hanno già trasformato il settore dell’elettronica, con un mercato che oggi vale oltre 60 miliardi di dollari. Il passo successivo sarà sviluppare dispositivi commerciali basati su questa tecnologia. Sir Richard Friend, tra i responsabili della ricerca, ha sottolineato: “Quando ho iniziato a lavorare sui semiconduttori organici, molti erano scettici. Ora dominano la tecnologia degli schermi e le possibilità per il futuro sono ancora più grandi”.
