Tuttavia nel 2007,  i fisici Lok Yan Voon e Gian Guzmán-Verr, ricercatori della Wright State University di Dayton, Ohio, hanno dimostrato che un’alternativa di silicio al grafene è in via teorica realizzabile. Essi hanno indicato la possibilità di ridurre il silicio in fogli simili al grafene, in una struttura che prenderebbe così il nome di silicene.

Il passaggio dalla teoria alla pratica non è stato facile. Lo scorso anno Guy Le Lay, fisico dell’Università di Provenza, era stato in grado di realizzare, impiegando  un substrato di argento, una striscia di silicene della larghezza di 1,6 nanometri. Poco tempo fa, in occasione di un convegno della American Physical Society presso Dallas, Antoine Fleurence, fisico del Japan Advancd Institute of Science and Technology di Ishikawa ha fatto crescere un sottile strato di silicio utilizzando come substrato il diboruro di zirconio, un materiale ceramico. Grazie alla microscopia a raggi-X, lo strato di silicio dei due esperimenti ha dimostrato l’esistenza di una struttura esagonale a nido d’ape, confrontabile al reticolo caratteristico del grafene.

Allo stesso convegno di quest’anno, Guy le Lay ha mostrato dei dati di aggiornati sul nuovo materiale. L’analisi spettroscopica ha mostrato i cosiddetti “coni di Dirac” nelle bande elettroniche nel reticolo esagonale, caratteristica che sta alla base dell’elevata mobilità elettronica riscontrata nel grafene.

Il grande interesse per il silicene sembra ovvio. Quasi la totalità dell’elettronica moderna usa il silicio come materiale base per i circuiti integrati. Per dispositivi ad alta frequenza e potenza (per cui è necessaria una elevata mobilità dei portatori) si è spesso dovuto ricorrere a materiali misti ed eterostrutture complesse e costose. Un struttura ad alta mobilità elettronica e dello stesso materiale di tutti i circuiti integrati potrebbe semplificare moltissimo la costruzione di dispositivi ad alte prestazioni, abbattendone di conseguenza i costi.

da businessmagazine.it

I componenti risultanti da questo processo hanno esibito performance di ordini di grandezza migliori delle antenne monopolari. I ricercatori affermano che questi dispositivi si avvicinano moltissimo al limite di prestazioni teoriche per un’antenna definito dal limite di Chu-Harrington.

da Engadget

Oltre alle applicazioni per smartphone come sensori di gravità e magnetismo i MEMS vengono utilizzati come veri e propri interruttori meccanici integrati capaci di frequenze di commuttazione molto più elevate di un tradizionale transistor MOS al silicio.

Quello che voglio presentarvi è una tra le tantissime, curiose applicazioni di questa tecnologia.  Alcuni studenti dell’Università di Twente hanno realizzato un minuscolo sistema che pizzica delle corde grandi 1/10 di un capello umano (folded textures nell’immagine sotto) per realizzare degli suoni che corrispondono alle note musicali.

Sei risonatori (corrispondenti ad altrettante note musicali) sono integrati in ogni microchip che a sua volta può che essere combinato con altri integrati attraverso un’interfaccia MIDI per riprodurre interi brani. Per essere udibile all’orecchio umano il suono dello “strumento” deve prima essere amplificato di ben 10.000 volte. Di seguito possiamo trovare un video con relativa dimostrazione del funzionamento. Vi consiglio di dare almeno un’occhiata visto che non è cosa consueta vedere qualcosa  che si muove in un circuito integrato ed a scale così piccole.

Making music on a microscopic scale from University of Twente on Vimeo.

da Engadget

Il fatto che non è una singolarità con un infinito potere distruttivo lo potrebbe rendere meno interessante ma l’idea è in realta’ ancora piu’ impressionante, se il confronto fosse in qualche modo applicabile ai buchi neri: gli scienziati hanno costruito un’analogo orizzonte degli eventi traducendo l’idea da una costruzione cosmologica dello spazio-tempo ad una applicazione efficace per l’elettromagnetismo. I buchi neri astronomici deformano lo spazio tempo, cosìchè le cose che vi viaggiano vicino finisco irrimediabilimente per essere divorati con un moto a spirale.  Il nuovo ultimissimo “buco nero” creato dagli studiosi finisce per fare le stesso effetto alla radiazione elettromagnetica.

Invece di alterare la struttura della dello spazio-tempo, il nuovo dispositivo modifica le permittività locali e quindi gli indici di rifrazione. Un brusco cambiamento di indici di rifrazione induce alla riflessione e rifrazione (che e’ anche il motivo per cui possiamo vedere la nostra immagine nel vetro, e perche’ gli oggetti nell’acqua sembrano essere nel posto sbagliato). Il nuovo dispositivo costruito da  Tie Jun Cui e  Qiang Cheng dell’Universita’ di Nanjing SudEst offre un morbido gradiente, al posto di un cambiamento brusco, grazie all’impiego di un cilindro di metamateriali che presenta un indice di rifrazione uniformemente crescente che deflette morbidamente la luce verso il punto di non ritorno.

Se ti è sfuggito il significato del termine “metamateriali” allora ti sei perso uno dei più grandi progressi del genere umano: con questi possiamo realizzare oggetti così piccoli con strutture ripetitive che si comportano come dei “grandi atomi” . Questi non presentano, quindi, proprietà  limitate come quelle degli elementi e dei composti che effettivamente esistono in natura ma, attraverso un progetto mirato, queste possono essere create in laboratorio. Perciò, uno spettro con varianza graduale degli indici di rifrazione, invece di essere un’agglomerato impossibile di ogni elemento dentro una stella, è qualcosa che possiamo realizzazre.

La metametallurgia non è ancora svillupata al massimo ed a questi livelli i dispositivi di cattura della radiazione lavorano a frequenze vicine alle microonde, con (com’era prevedibile) lunghezze d’onda paragonabile alle dimensioni di micrometri della maggior parte dei materiali più rilevanti. Per creare i dispositivi puramente neri, capaci di catturare la radiazione elettromagnetica nel visibile, con migliori prestazioni abbiamo bisogno di una più avanzata nanotecnologia, ma il team crede che questo sarà possibile prima della fine dell’anno.

Questo fatto non è limitatamente “interessante ed irrilevante”, perchè è semplicemente unico il modo in cui le fibre cilindriche convertono la radiazione elettromagnetica assorbita in calore nella fibra centrale, senza curarsi del verso e della direzione originali. Questa ricerca può portare “nuova luce” nel campo dei pannelli solari con “tende solari” completamente flessibili che potrebbero essere distese sopra ogni superficie non utilizzata per generare energia supplementare. L’applicazione di questa tecnologia è di indubbia utilità.

Luke McKinney da NewScientist

http://www.st-andrews.ac.uk/~ulf