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Il nitruro di gallio supera il silicio: nuova era tecnologica?

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L’epoca delle tecnologie al silicio volge al termine e lascia il posto a un nuovo “materiale del futuro”, il nitruro di gallio!

Di recente la Ankler ha presentato il suo nuovo piccolo alimentatore. Stando alle dichiarazioni della società, le piccole dimensioni del dispositivo sono dovute a un componente impiegato invece del silicio, cioè il nitruro di gallio (GaN). La grande popolarità di questo materiale trasparente e simile al vetro è sintomo del fatto che in futuro potrebbe superare il silicio e limitare il consumo di energia nel mondo.

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Per molti decenni il silicio è stata la base tecnologica di qualsiasi industria, ma "abbiamo raggiunto un limite teorico oltre il quale non è più possibile migliorarne le prestazioni", afferma Danqing Wang, dottoressa di ricerca ad Harvard responsabile degli studi sul GaN. Secondo lei tutti i materiali hanno una cosiddetta "zona proibita", conseguenza diretta di quanto bene riescono a condurre l'elettricità. Nel nitruro di gallio questa è più grande di quella del silicio. Ciò significa che può resistere a una pressione maggiore e che l'elettricità può attraversare il dispositivo a una velocità maggiore. Di questo parla anche Martin Kuball, fisico dell'Università di Bristol e responsabile di un progetto di ricerca sul GaN.

Ma quali sono i vantaggi di questo materiale del futuro? Il GaN è molto più efficace dei suoi analoghi in silicio: questo permette anche di ridurre le dimensioni dei dispositivi creati con questo materiale. Con il suo aiuto è possibile non solo rimpicciolire i caricatori, ma anche far consumare meno energia al sistema. Secondo Kuball, sostituire tutti i dispositivi elettronici contemporanei con quelli in GaN potrebbe diminuire il consumo di energia del 10 o del 25%.

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Inoltre, il nitruro di gallio resiste meglio a temperature elevate: questo lo rende utilizzabile in ambienti anche molto aggressivi. "Nelle automobili moderne tutti i componenti elettronici sono installati lontano dal motore perché non si surriscaldino, ma con il GaN questo problema si può risolvere", afferma Kuball.

A tal proposito, questo materiale già da tempo domina in un altro settore produttivo, la fotonica. In particolare, proprio il nitruro di gallio è la fonte della "luce blu" impiegata per leggere i dischi Blu-ray. I minuscoli laser spessi solamente qualche micron (1/100 del capello umano) vengono già impiegati per la creazione di microscopi di nuova generazione.

Ma dunque perché non è così semplice sostituire il silicio con il GaN? La risposta è semplice: l'industria ha per decenni costruito le proprie tecnologie a base di silicio. Un passaggio di tali dimensioni non potrebbe essere effettuato in tempi brevi. Inoltre, il nuovo materiale viene ancora sottoposto a continui test. Wang osserva che il nitruro di gallio ha anche dei punti deboli e vanno studiati prima di avviare una produzione su larga scala di dispositivi al nitruro di gallio.

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Gli esperti della Anker sostengono che, sebbene il silicio sia meno caro del GaN, i caricatori prodotti con quest'ultimo materiale necessitano di meno componenti per funzionare bene e questo pareggia le spese dei due materiali.

Oggi molte start-up lavorano allo sviluppo di questa tecnologia: non è escluso che negli anni 2020 l'umanità uscirà dall'era del silicio e entrerà in quella del nitruro di gallio.

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