Giovanni Azzellino scopre nuove tecnologie per l’industria microelettronica

E' di Canosa di Puglia il giovane ingegnere-ricercatore salito alla ribalta internazionale per una nuova tecnologia, basata sul grafene e sviluppata a MIT(Massachussetts Institute of Technology), che potrebbe rappresentare una rivoluzione economica nell'industria microelettronica. Si chiama Giovanni Azzellino(33 anni) che dopo aver conseguito la Laurea Triennale e specialistica in Ingegneria Elettronica, entrambe presso il Politecnico di Milano, ha iniziato il Dottorato nella medesima nel 2012. Terminati gli studi di Dottorato nel marzo 2015, dopo un anno intenso di ricerca al MIT (Massachussetts Institute of Technology), con sede a Cambridge nel Massachusetts . All'MIT ha proseguito come postoc associate focalizzandosi su LEDs basati su quantum dots e 2D materials per applicazioni elettroniche. Attualmente è device enginner presso Intel, CA(Santa Clara in California) dove lavora su NVM (Non-Volatile Memories) di nuova generazione.

"Gli elettrodi trasparenti ultra-sottili e leggeri realizzati in grafene rappresentano il futuro dell'industria micro e opto-elettronica." La nuova tecnologia, basata sul grafene e sviluppata a MIT, che vede impegnato in prima linea l'ingegnere Giovanni Azzellino, potrebbe rappresentare una rivoluzione economica e tecnologica nell'industria microelettronica. Questa scoperta e' basata sul grafene, un materiale dalle proprietà meccaniche ed elettroniche straordinarie: ultra-sottile (meno di un miliardesimo di metro), ultra-flessibile (può adatattarsi alle asperità di qualsivoglia superficie) e con una mobilità elettronica elevatissiama (almeno 100 volte superiore a quella del silicio cristallino, che e' alla base dei moderni microprocessori).

L'importanza del grafene nell'industria microelettronica, e in particolare, per dispositivi optoelettronici, come i LED, per esempio, e' data non solo dalla sua conformabilità (la possibilità cioè di adattarsi a qualsiasi superficie), cruciale per lo sviluppo di dispositivi che possono piegarsi ed essere flessibili, ma soprattutto dalla potenzialita' di rimpiazzare attuali sistemi e materiali, attualmente utilizzati per produrre displays, celle solari e LED, che sono costosi, perchè basati sull'impiego di elementi chimici rari come lo stagno, fragili, e soprattutto meno performanti dal punto di vista elettrico, che ovvero esibiscono una maggiore resistenza media per unita' di area al passaggio della corrente elettrica rispetto al grafene.

Il grafene viene prodotto in fornaci in forma di fogli che sono legati ad uno strato di rame, che serve come iniziatore per la produzione del film stesso di grafene: il modo per rendere il grafene utilizzabile per la produzione di dispositivi elettronici come LED, celle solari, displays, passa dalla separazione del grafene dal rame (a cui esso è legato) e al trasferimento dei fogli di grafene su un qualsivoglia substrato. Tuttavia, il processo di trasferimento del grafene ha rappresentato finora il collo di bottiglia per l'impiego del grafene su larga scala nell'industria microelettronica: su 100 prototipi di fogli prodotti in laboratorio su una scala del cm2, solo 1 aveva una qualità sufficiente per essere utilizzato per la produzione di dispositivi. Il problema, infatti, è la resa del trasferimento, che era (finora) bassissima (<1%): questo è dovuto ai danni strutturali che il grafene subisce quando separato dal foglio di rame a cui è legato. Questi danni sono tali da lacerare letteralmente il foglio di grafene (spesso meno di un miliardesimo di metro, o se volete 1/30000 lo spessore di un capello), rendendolo inservibile per qualsiasi applicazione.

Tale scoperta permette di ottimizzare questa resa fino al 90%, tramite l'impiego di un film che evita il danneggiamento del grafene durante il processo di trasferimento. La chiave è l'impiego di un film polimerico particolare che ha la proprietà di aderire allo strato di grafene meglio di ogni altra tecnologia attualmente disponibile: questo è stato dimostrato non solo con misure sperimentali tramite il microscopio a forza atomica, ma anche con simulazioni numeriche a livello atomico (circa 100 atomi). Il vantaggio di poter depositare su larga area (decine di cm2 – m2) un film di grafene, che è in grado di condurre la corrente elettrica come un normale metallo e che risulta anche trasparente al 98% della luce visibile, apre potenzialmente a innumerevoli applicazioni elettroniche, il cui sviluppo è attualmente limitato dal costo e dalle potenzialità delle tecnologie esistenti: il grafene puo' infatti essere impiegato come elettrodo trasparente in dispositivi, come LEDs e celle solari, che necessitano di farsi attraversare dalla luce visisbile.In particolare, il vantaggio di usare il grafene in celle solari ultra-sottili (il cui spessore non supera 1/30 dello spessore di un capello) avrebbe un primo grande impatto su tutti i dispositivi consumer electronics (laptops, tablets, smartphones, displays): una cella solare trasparente, ultra-sottile, invisibile all'occhio umano, potrebbe facilmente alimentare elettricamente il dispositivo stesso, soppiantando l'alimentazione da batteria. Non e' più impensabile immaginare in un futuro molto prossimo smartphone, tablets, computer, e displays in generale, auto-alimentati grazie a questa tecnologia, eliminando la necessità di caricare il dispositivo da rete elettrica.

"Per dare una dimostrazione pratica della nostra tecnologia, abbiamo realizzato un prototipo in laboratorio di cella solare transparente basata in grafene, con performance elettriche pari o superiori allo stato dell'arte dell'attuale tecnologia e infine compatibile con lo sviluppo di dispositivi consumer electronics. Questo lavoro e' stato il risultato della collaborazione interdisciplinare di tre gruppi a MIT, di cui due leader nello studio di dispositivi elettronici al grafene e suoi derivati, e l'ultimo nelle simulazioni numeriche su scala atomica in sistemi disordinati (come i polimeri)." La ricerca è stata pubblicata su riviste internazionali e, dato il suo immediato ed evidente impatto su applicazioni che sono ormai parte della vita di tutti i giorni (come gli smartphones), recensita su MIT News, il canale ufficiale di stampa di MIT, l'Istituto di tecnologia del Massachusetts, una delle più importanti università di ricerca del mondo. L'ingegnere canosino Giovanni Azzellino si sta distinguendo per i suoi accurati studi e ricerche tecnologiche avanzate grazie alle sue qualifiche accademiche elevate conseguite negli anni, alla sua straordinaria intelligenza e acume scientifico, molto apprezzate all'estero.