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Notiziario Marketpress di
Lunedì 03 Febbraio 2003 |
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"COSTRUITA LA MACCHINA CHE FUNZIONA CON ENERGIA ETERNA" UNA NUOVA PARTICELLA ELETTRONICA SCOPERTA DA RICERCATORI ITALIANI
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Pisa, 3 febbraio 2003 - La macchina pisana è un minuscolo dispositivo elettrico composto da elettrodi positivi e negativi inseriti su un semiconduttore di cristallo di arseniuro di gallio e raffreddato a una temperatura (-273 gradi) vicina allo zero assoluto. "In queste condizioni i due elettrodi, positivo e negativo, hanno iniziato a scambiare particelle anomale - spiega Pellegrini -. Non erano elettroni, come nel normale flusso elettrico, ma qualcosa di diverso e il loro comportamento combaciava esattamente con quello teorizzato dagli scienziati americani. Insomma, in quel flusso di corrente passavano particelle a carica frazionaria e la nano-macchina funzionava con la nuova fonte di energia". Ricercatori del Centro Nest (National Enterprise for Nanoscience and Nanotechnology) dell´Istituto Nazionale di Fisica della Materia Infm presso la Scuola Normale di Pisa, hanno realizzato per la prima volta al mondo un dispositivo elettrico a semiconduttore basato su nuove particelle simili all´elettrone, ma con carica frazionaria. Il lavoro, pubblicato ieri su Physical Review Letters, rappresenta la conferma di alcune rivoluzionarie teorie sviluppate a partire dagli anni ´80 e apre la strada allo sviluppo dell´elettronica frazionaria, cioè di una nuova classe di fenomeni fisici. Questo permette un avanzamento generale delle conoscenze anche applicative in svariati campi dell´elettronica. La scoperta apre la strada ad una nuova architettura di dispositivi elettronici che sfruttano le proprietà uniche delle particelle frazionarie, rappresenta un nuovo strumento per ampliare il livello di conoscenza sulle interazioni fondamentali tra elettroni su scala nanometrica e su nuovi stati quantistici della materia. La scoperta dei ricercatori pisani si basa su un fenomeno fisico conosciuto da una ventina d´anni. I fisici Horst Stormer, Daniel Tsui e Arthur Gossard scoprirono nel 1982 che è possibile creare un nuovo stato della materia (denominato stato Hall quantistico frazionario) raffreddando un gas di elettroni intrappolato in un semiconduttore a temperature prossime allo zero assoluto (circa -273 gradi) e imponendo un campo magnetico. Il fisico teorico Robert Laughlin postulò successivamente l´esistenza in questa fase quantistica di una nuova particella - nota oggi come particella di Laughlin - avente carica pari ad una frazione della carica elettronica. Per questi studi Stormer, Tsui e Laughlin hanno vinto il premio Nobel per la fisica nel 1998. Gli autori della scoperta hanno progettato un particolare nanodispositivo a semiconduttore capace di indurre il movimento di queste particelle di carica frazionaria tra due nanoelettrodi posti a distanza di poche centinaia di nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro). Diversamente al caso di elettroni, il passaggio delle particelle a carica frazionaria dà origine ad una nuova caratteristica corrente-tensione che è stata accuratamente misurata dai ricercatori del centro. La particella con carica frazionaria è una particella per molto versi simile ad un elettrone ma con una carica che è una frazione della carica elettronica. Queste particelle esistono solamente in particolari semiconduttori a temperature molto vicine allo zero assoluto. Inoltre i ricercatori sono stati in grado di controllare la natura di queste particelle dimostrando che è possibile commutarle in elettroni variando alcuni parametri esterni quali la temperatura o modificando opportunamente la geometria del dispositivo. La scoperta, pubblicata da Physical Review Letters , una delle più prestigiose riviste scientifiche americane, è avvenuta nei laboratori del Nest, il centro di eccellenza della Normale e dell´Istituto nazionale di fisica della materia, a due passi dalle stanze dove studiarono Enrico Fermi e Carlo Rubbia. Vi hanno lavorato tre giovani scienziati: Vittorio Pellegrini, 33 anni (primo ricercatore), Fabio Beltram, 43 (direttore del centro) e Stefano Roddaro, un perfezionando di appena 26 anni. Gli studi della Normale sono ancora agli inizi e dunque è difficile ipotizzare i vantaggi che le nuove particelle potranno portare nella vita di tutti i giorni. E´ però già possibile immaginare dispositivi elettrici ed elettronici assolutamente diversi da quelli conosciuti oggi. Una radiolina, per esempio, potrebbe funzionare eternamente e un´auto elettrica avere un´autonomia di anni: le particelle, inserite in particolari semiconduttori, non si dissipano e dunque l´energia potrebbe in teoria durare in eterno. |
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