Quando ci si misura con avversari di un certo livello, si deve gareggiare al massimo. Vale anche nell’elettronica dove le tecnologie alternative al silicio, per affermarsi e dimostrare di valere, sono chiamate a sostenere il confronto, non da poco, con il semiconduttore per eccellenza dell’informatica. Da quando, alla fine degli anni Ottanta, si è scoperto che alcune plastiche possono comportarsi da conduttori e semiconduttori, la ricerca in questo settore non ha conosciuto battute d’arresto, animata dall’allettante prospettiva di riuscire a realizzare dispositivi elettronici competitivi per le applicazioni della fascia bassa del largo consumo. Oggi, le materie organiche stanno dimostrando di reggere la sfida e essere capaci di prestazioni tali da aprire la strada ad applicazioni fino a poco tempo fa impensabili. Dietro l’angolo dei risultati raggiunti dalle ultime ricerche, ci sono infatti display e monitor pieghevoli, sui quali sta puntando gli occhi tutta l’industria hi-tech. Come spiega Francesco De Angelis, ricercatore dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr di Roma, commentando lo studio appena pubblicato insieme a Stefano Cipolloni su Applied Physics Letters, “abbiamo mostrato che i semiconduttori organici di fascia alta come il pentacene possono superare le prestazioni del silicio di fascia bassa, cosiddetto amorfo, usato in applicazioni di basso costo e largo consumo, come monitor, schermi piatti, e piccoli display (videocamere, telefonini, ecc.) ”.La qualità di questi materiali, impiegabili nella produzione di transistor per la generazione e il pilotaggio della corrente elettrica, dipende soprattutto dall’ordine che esibiscono a livello molecolare: maggiore è l’ordine, maggiore è la qualità. Se è vero che la plastica non soppianterà mai il silicio cristallino e policristallino, può invece battersela con il silicio amorfo. E proprio su questo fronte l’ultimo lavoro dei ricercatori italiani ha fatto un buon passo avanti. “La difficoltà principale è stendere sulla superficie dei transistor in modo ordinato, film sottilissimi di pentacene, dello spessore di circa 10 nanometri. Per ridurre al minimo la rugosità e minimizzare il disordine molecolare, che degrada le caratteristiche del dispositivo, abbiamo frapposto degli strati preparatori, come una maschera superficiale, che ci ha permesso di ottenere pentacene policristallino di ottima qualità”, spiega il ricercatore dell’Ifn.In questo modo il dispositivo è più resistente alle temperature, tallone d’Achille dei materiali organici. “Mentre il silicio lavora bene fino a 100 °C, le plastiche a questa temperatura sono quasi al punto di fusione: il display di un telefonino lasciato in macchina sotto il sole cocente potrebbe degradarsi facilmente. Adesso siamo in grado di garantire soglie di temperature più alte, quasi sufficienti per l’elettronica di consumo”.Oltre ai costi decisamente più bassi, vero punto di forza per l’impiego di materiali organici nella microelettronica, c’è una caratteristica specifica della plastica che lascia intravedere scenari di grande interesse: la plastica si può flettere senza troppi problemi, a differenza del silicio che è rigido e si sfalda facilmente. “La frontiera sono i monitor pieghevoli. Attualmente, sui più comuni display ci sono due matrici, la matrice degli emettitori, cioè i dispositivi che emettono la luce e che è già realizzabile con film organico, e la matrice di transistor che pilotano gli emettitori, realizzata in silicio”, continua De Angelis. “Quando riusciremo a realizzare una sola matrice in film organico, che comprenda le due funzioni del display, il gioco sarà fatto”. Allora, saranno disponibili schermi che si arrotolano e si ripiegano su se stessi come fogli di carta.
