Un team di ricercatori è riuscito a far sposare la tecnologia dei supercondensatori di nuova generazione con la produzione attuale dei microchip
(Rinnovabili.it) – Dopo più di mezzo decennio di speculazioni, modelli sperimentali e test, un team internazionale di ricercatori è riuscito a mettere a punto un nuovo processo di fabbricazione che consentirà ai microchip e alle fonti energetiche che li alimentano di divenire un tutt’uno. Il lavoro, condotto da Yury Gogotsi della Drexel University e Patrice Simon, della Paul Sabatier University di Tolosa, si è concentrato sui processi di sintesi dei dispositivi di energy storage, e più precisamente sui film di carbonio e i micro-supercapacitors. La scoperta, segnalata nell‘edizione del 12 febbraio della rivista Science, è il culmine di anni di ricerca in collaborazione con il team che ha creato nel 2010 la prima pellicola di carbonio per supercapacitors.
L’obiettivo era quello di riuscir a dimostrare di poter accoppiare fisicamente il circuito integrato di un dispositivo elettronico con la sua fonte d’alimentazione. “Questo ci ha portato via un po’ di tempo, ma avevamo fissato un importante obiettivo: non solo produrre un dispositivo di accumulo dell’energia piccolo come un microchip – ma anche di farne in grado di far parte dell’architettura stessa del microchip e facilmente integrabile nei tradizionali processi di fabbricazione dei circuiti integrati in silicio”, spiega Simon.
Il cuore dello studio era dunque riuscire a far sposare la tecnologia dei supercondensatori di nuova generazione con la produzione attuale dei microchip. Sul primo fronte la ricerca ha fatto passi da giganti creando vere e proprie pellicole di supercapacitors costituite da un sottilissimo “sandwich” di un elettrolita tra due elettrodi in carbonio. Questi elementi sono in grado di memorizzare una grande quantità di energia rispetto alle loro dimensioni ridotte, possono essere caricati e scaricati in maniera estremamente rapida e la loro durata di vita è (teoricamente) quasi illimitata.
Riuscire a integrarli nel campo della microelettronica presenterebbe dunque più di un vantaggio.
Come parte della ricerca, il gruppo ha mostrato come depositare film di carbonio su wafer di silicio in una varietà di forme e configurazioni per creare decine di supercondensatori su un unico lingotto. Per raggiungere il loro obiettivo gli scienziati hanno depositato sulla superficie di una pellicola rivestita di ossido di silicio, uno strato relativamente spesso di carburo di titanio (TiC) un materiale refrattario ceramico. Dopo un passaggio detto clorazione, il TiC è trasformato in un film poroso di carbonio che può a sua volta essere convertito in un condensatore elettrochimico, altamente flessibile. Il metodo dei ricercatori per il deposito di carbonio su un wafer di silicio è in linea con le procedure di fabbricazione di microchip attualmente in uso, facilitando così le sfide di integrazione di dispositivi di energy storage nell’architettura dei dispositivi elettronici.
