Fisica: scoperta Cnr, ecco i transistor superconduttori


AL CONTRARIO di quanto si credeva finora, è possibile realizzare transistor basati interamente su materiali superconduttori, anziché su semiconduttori come il silicio. Lo hanno dimostrato i fisici dell’istituto nanoscienze del Cnr di Pisa con il contributo dell’Istituto superconduttori, materiali innovativi e dispositivi di Genova (Cnr-Spin). Il risultato smentisce alcuni assunti della teoria della superconduttività e apre a nuove prospettive tecnologiche. Lo studio, pubblicato sulle riviste Nature Nanotechnolgy e NanoLetters, mentre Nature Electronics gli ha dedicato l’articolo Transistors go metal nella sezione In evidenza, rivela, spiega una nota del Cnr, “che è possibile usare un campo elettrico per controllare, abilitando o inibendo, il passaggio di supercorrente in un filo superconduttivo: questo effetto potrebbe essere sfruttato in dispositivi di nuova concezione come transistor a effetto campo superconduttivi e nelle tecnologie quantistiche”.

“Abbiamo osservato un fenomeno nuovo nei superconduttori – sottolinea Francesco Giazotto di Cnr-Nano e Normale di Pisa e coordinatore della ricerca – sicuramente rilevante dal punto di vista della fisica fondamentale. Gli esperimenti sembrano infatti contraddire l’assunto per il quale i campi elettrostatici non dovrebbero influenzare un metallo superconduttore”. I superconduttori sono materiali capaci di condurre corrente senza dissipare energia, poiché quando vengono raffreddati al di sotto di una temperatura critica la loro resistenza elettrica diventa nulla. “La scoperta – aggiunge Giazotto – smentisce la teoria secondo la quale un campo elettrostatico non ha alcun effetto su un metallo superconduttore, anzi un campo elettrico intenso può influenzare drasticamente un superconduttore ed essere usato per controllare la supercorrente che lo attraversa fino a ‘spegnere’ la superconduttività, se sufficientemente intenso”.

Per ottenere il risultato i ricercatori hanno applicato intensi campi elettrici a transistor superconduttivi costituiti da un film sottile di superconduttore, nello specifico titanio o alluminio, realizzati con tecniche litografiche standard, mentre le delicate misure elettriche a temperature prossime alla zero assoluto sono state effettuate grazie alla speciale strumentazione messa a punto al Cnr-Nano di Pisa e disponibile in pochissimi laboratori nel mondo. Le applicazioni che se ne possono ricavare, conclude il ricercatore, “potrebbero rivoluzionare l’elettronica con dispositivi di nuova concezione, compresi transistor superconduttori interamente metallici, ovvero circuiti con un ridottissimo consumo energetico e riscaldamento, tecnicamente semplici da realizzare e basati su materiali comuni come titanio e alluminio, economici e scalabili per processi industriali, ma anche determinare nuove architetture per le tecnologie quantistiche avanzate”.


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Mario Calabresi
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