Tecnologia

Un silicio bidimensionale analogo al grafene

Un team di ricerca ha ottenuto per la prima volta una configurazione bidimensionale del silicio, che presenta una risposta ottica mai osservata prima

Il silicio può essere depositato su un supporto isolante di zaffiro assumendo una struttura atomica bidimensionale, analoga a quella del grafene, che potrà rivoluzionare il futuro della fotonica attivandosi anche in zone dello spettro ottico considerate off limits.

Un team di ricerca coordinato da Alessandro Molle dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Imm) di Agrate Brianza e da Stefano Lupi della Sapienza Università di Roma, insieme a gruppi delle Università di Roma Tor Vergata e Università di Roma Tre e in collaborazione con la STMircoelectronics, ha ottenuto per la prima volta una configurazione bidimensionale del silicio, che presenta una risposta ottica mai osservata prima.

La nuova struttura consente, infatti, l’assorbimento della luce in una zona dello spettro ottico che per il silicio era ritenuta proibita fino a questo momento e promette grandi innovazioni in ambito tecnologico. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nano Letters.

“Il silicio è il materiale di base per l’elettronica e il fotovoltaico. Questa nuova configurazione è simile a quella del grafene (da cui il nome silicene), materiale particolarmente versatile in molti settori, come l’energia, l’informatica o la biomedicina”, spiega Molle. “La grande innovazione dello studio è rappresentata dal supporto di zaffiro, un ossido di alluminio cristallizzato, che ha un comportamento isolante. Su questo supporto abbiamo depositato, tramite evaporazione in vuoto ultra spinto, atomi di silicio che, abbiamo constatato, si organizzano in uno o più strati bidimensionali, con una struttura simile al grafene, dove i portatori di carica si comportano come se fossero fotoni”.

Realizzata connessione sinaptica tra neuroni

Abilitata la diretta comunicazione tra neuroni in modo artificiale, aprendo prospettive nelle interfacce brain-computer e nella protesica di nuova generazione

Realizzata per la prima volta la connessione sinaptica tra neuroni tramite un dispositivo elettronico (memristore) sviluppato da polimeri, garantendo funzionalità analoghe alle sinapsi naturali.

Viene così abilitata la diretta comunicazione tra neuroni in modo artificiale, aprendo prospettive nelle interfacce brain-computer e nella protesica di nuova generazione. La ricerca, condotta dal Cnr-Imem, è pubblicata su Advanced Materials Technologies. (1)

Una sinapsi è una struttura biologica che connette due neuroni stabilendo tra essi un flusso di informazioni specifico e unidirezionale. Queste connessioni sono elementi chiave per funzioni neuronali essenziali come l’apprendimento e la memorizzazione che si fondano sul numero di ripetizioni (o prove) e il raggiungimento di varie soglie di tensione.

L’emulazione delle loro proprietà e la realizzazione di interfacce tra cervello e macchine (brain-computer), in grado di acquisire, leggere e stimolare l’attività celebrale naturale, è oggetto di studio intensivo crescente nel panorama delle ricerche internazionali.

Grazie allo studio condotto da Silvia Battistoni, Victor Erokhin e Salvatore Iannotta, l’Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Imem) ha realizzato dei memristori organici, dispositivi in grado di trattenere una memoria della corrente passata al loro interno, in grado di emulare i comportamenti sinaptici di memorizzazione e apprendimento delle cellule neuronali naturali.

“I risultati dimostrano l’effettiva interfaccia funzionale ‘neurone-memristore-neurone’, in cui il dispositivo gioca il ruolo di una sinapsi, consentendo la comunicazione tra le due cellule in modo pressoché analogo a quanto avviene in natura con un importante cambio di paradigma rispetto all’approccio consolidato basato su microelettrodi”, spiega Salvatore Iannotta del Cnr-Imem.

Microrobots intelligenti dentro il nostro corpo

Questi robots possono nuotare attraverso i fluidi e modificare la loro forma, possono passare attraverso stretti vasi sanguigni e sistemi complessi

Gli scienziati dell'EPFL e dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato minuscoli robots elastici che possono cambiare forma a seconda dell'ambiente circostante. Modellati su batteri e completamente biocompatibili, questi robots ottimizzano i loro movimenti in modo da raggiungere aree del corpo umano difficili da raggiungere. Stanno per rivoluzionare la consegna mirata di farmaci all'interno di un corpo umano.

Grazie a ricerche condotte presso l'EPFL e l'ETH di Zurigo, un giorno potremmo essere in grado di ingerire piccoli robot che distribuiscono dosi farmacologiche direttamente sul tessuto malato.

Il gruppo di scienziati, guidato dal professor Selman Sakar (1) del EPFL e dal professor Bradley J. Nelson (2) del ETH di Zurigo, si è ispirato ai batteri per progettare microrobots intelligenti e biocompatibili altamente flessibili. Poiché questi dispositivi sono in grado di nuotare attraverso i fluidi e modificare la loro forma quando necessario, possono passare attraverso stretti vasi sanguigni e sistemi complessi senza compromettere la velocità o la manovrabilità. Sono fatti di nanocompositi di idrogel contenenti nanoparticelle magnetiche che consentono loro di essere controllati tramite un campo elettromagnetico.

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