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2D-Nanolattices: il top della miniaturizzazione dei semiconduttori

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2D-Nanolattices: il top della miniaturizzazione dei semiconduttori

Pubblicato il 11 marzo 2015 by redazione

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Un progetto di ricerca europeo ha compiuto importanti passi avanti verso l’ulteriore miniaturizzazione della nanoelettronica, usando un nuovo materiale molto promettente chiamato silicene. Il suo obiettivo è quello di rendere i dispositivi del futuro molto più potenti ed efficienti dal punto di vista energetico.

 

Silicene, un nuovo materiale semiconduttore.

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Il silicene, un nuovo materiale semiconduttore che associa proprietà del silicio e del grafene, è uno dei candidati più promettenti per la produzione di circuiti elettronici ancora più sottili per i dispositivi intelligenti del futuro.

“I componenti elettronici attualmente sono integrati in molti strati di atomi di silicio. Se si riuscisse a produrli su un singolo strato, le loro dimensioni potrebbero essere ridotte di molto e potremmo ridurre la perdita di energia, rendendo allo stesso tempo i dispositivi più potenti ed efficienti dal punto di vista energetico,” ha spiegato il dott. Athanasios Dimoulas, coordinatore del progetto 2D-NANOLATTICES dell’UE.Il grafene è una sostanza interessante perché si presenta come un singolo strato di atomi, ma non possiede il “gap energetico” necessario per essere un materiale semiconduttore. Il silicene, una forma bidimensionale di silicio, porta le proprietà dei semiconduttori nel mondo dei materiali a 2D. Il problema del silicene, però, è che si modifica quando viene a contatto con altre sostanze come i metalli.

 

Componenti elettronici 100 volte più piccoli
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Condensare i componenti elettronici in un singolo strato di silicene e mantenere il rendimento elettronico si è rivelato un compito difficile per i ricercatori – fino a questo momento. A partire da questo materiale, il progetto 2D-NANOLATTICES è riuscito a ottenere un’importante innovazione a livello mondiale costruendo un transistor a effetto di campo (Field Effect Transistor o FET) che funzioni a temperatura ambiente.I FET sono un importante componente di commutazione nei circuiti elettronici. La loro integrazione in appena uno strato di atomi di silicio (una struttura di silicene), e il successivo trasferimento di questo strato, creato su una base di argento, su una base fatta di una sostanza più neutra, il biossido di silicio, è un successo considerevole. “I test hanno mostrato che il rendimento del silicene è molto, molto buono sul sostrato non metallico,” ha detto entusiasta il dott. Dimoulas, del Demokritos, il centro nazionale greco di ricerca scientifica (http://www.demokritos.gr/?lang=en).“Il fatto che abbiamo questo transistor composto di un solo strato di un materiale come il silicio, è una cosa che non era mai stata fatta prima e si può quindi descrivere come una rivoluzione. Sulla base di questo risultato, potrebbe essere possibile fare transistor fino a 100 volte più piccoli in direzione verticale,” ha aggiunto Dimoulas.

 

Capirne le potenzialità

Adesso che il transistor è stato ridotto verticalmente, fino a un solo strato di atomi in 2D, le dimensioni si possono ridurre anche lateralmente, il che significa che la stessa superficie su un chip potrebbe alloggiare fino a 25 volte più componenti elettronici, ha calcolato Dimoulas.

Inoltre, l’uso di un canale singolo e stretto per condurre la corrente elettrica, riduce le perdite di energia, un problema che preoccupa da tempo l’industria dei semiconduttori: come ridurre ulteriormente le dimensioni senza surriscaldamento in forma di perdita di energia.

È una buona notizia per i produttori di chip, poiché la corsa per produrre la prossima ondata di tecnologie di comunicazioni diventa più competitiva con l’avvento delle reti mobili 5G.

2D NANOLATTICES, che ha ricevuto 1,63 milioni di euro di finanziamenti dal 7° PQ (nell’ambito dello schema Tecnologie Future ed Emergenti (http://ec.europa.eu/programmes/horizon2020/en/h2020-section/future-and-emerging-technologies), è stato svolto dal 1° giugno 2011 al 31 agosto 2014 e comprendeva sei partner di quattro paesi dell’UE.

 

Linkografia

Collegamento al sito web del progetto: http://www.2dnanolattices.eu/

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Smart City o tirannie digitali: il nostro futuro secondo Carlo Ratti

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Smart City o tirannie digitali: il nostro futuro secondo Carlo Ratti

Pubblicato il 02 maggio 2012 by redazione

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Il 18 Aprile scorso si è tenuto l’incontro di Meet the Media Guru con Carlo Ratti, ingegnere e architetto di eccellenza, conosciuto a livello mondiale per i suoi progetti di miglioramento della vita metropolitana, nonchè insegnante del MIT e direttore del Senseable City Laboratory.

Ratti ha introdotto la conferenza parlando degli effetti della tecnologia sul nostro modo di vivere. Le città sono piene di sensori e di strati digitali, e grazie alla tecnologia l’ambiente sta iniziando a comunicare con noi. Ce lo dimostrano alcuni progetti realizzati dalla sua associazione: uno di questi è la Source Map, ovvero un chip che, installato su un qualsiasi oggetto di scarto ci permette di scoprire che percorso compie, perchè noi sappiamo sempre da dove proviene un oggetto che acquistiamo, ma non abbiamo nessuna informazione su dove esso venga portato una volta che noi decidiamo di sbarazzarcene.

Un altro progetto riguarda la ricezione di informazioni e immagini dal mondo attraverso un dispositivo installato su un portatile che permette di avere informazioni sulle abitudini delle persone; un caso curioso è stato quando uno di questi computer è stato rubato e grazie al dispositivo installato nel programma della fotocamera è stato possibile risalire ai delinquenti che, ignari di questa tecnologia, scattavano fotografie con la webcam.

Grazie alle fotografie e alla loro diffusione in rete, magari su siti come Flicker si possono quindi fare ricerche, per capire le abitudini o le esigenze della popolazione e agire quindi di conseguenza. La Senseable City Laboratory con i suoi studi ha dimostrato che grazie alla rete si può costruire una mappa di dove vengono scattate più fotografie in un determinato luogo, analizzare la vita notturna di Barcellona e scoprire, grazie alle immagini, i posti migliori per festeggiare, o ancora, in base ai colori presenti nelle fotografie, capire quali sono le zone a rischio siccità in Spagna. Questi sono solo alcuni esempi di come una città possa diventare vivente, come possa comunicarci tutto ciò che avviene attorno a noi: consumo di energia, eventi speciali, dove trovare un taxi quando piove o vedere anche i flussi globali di arrivi e partenze aeree.

Molte città stanno aprendo le loro porte alle nuove tecnologie e opportunità delle smart city, prima fra tutte Singapore.

In Francia è nata l’idea di studiare un’applicazione che permetta di capire quanto tempo ci vuole ad attraversare la città con i vari mezzi di trasporto e calcolare anche la quantità di anidride carbonica consumata. Oggi è possibile creare App per Smartphone che possano calcolare queste cose senza bisogno di fornire dati, infatti molti moderni cellulari sono dotati di sensori che permettono di assimilare nozioni dall’esterno: un nuovo modo, quindi, di vivere la città.

Si può portare la tecnologia anche nelle abitazioni: la Senseable City Laboratory ha ideato, tra i suoi vari progetti, una struttura di proiettori che permetta di vedere la tv in ogni angolo della casa.

Recentemente sono stati ideati anche elettrodomestici muniti di chip che ci permettono di controllarli tramite cellulare, consentendoci anche di avere tutte le funzioni necessarie senza bisogno dover leggere manuali di istruzioni, avendo modo di comunicare con i sensori per capire quando il loro lavoro è finito. E’ possibile anche avere informazioni, come ad esempio ricette per cucinare, facendo cosi diventare la preparazione dei pasti un gioco, grazie all’interazione col touchscreen degli smartphone.

Ma esistono tecnologie per rendere la città più sensibile? Più fruibile dagli stessi cittadini? La risposta è sì, ed è un progetto che arriva da Copenaghen: la Copenaghen Wheel.

Si tratta di una bicicletta che si ricarica con le frenate, e che, collegata all’iphone, si mette in contatto con tutta la città, per vedere i livelli di inquinamento, i percorsi consigliati, e perfino per dare un programma fitness personale. Tramite i social network inoltre, è possibile condividere le proprie informazioni, in modo che altri utenti possano usufruirne, per aiutare insieme a migliorare la città.

Ratti conclude dicendo che fino a pochi decenni fa si pensava che la conoscenza fosse l’incasellare e l’archiviare qualsiasi cosa, mentre oggi pian piano tutte le barriere artificiali stanno scomparendo, e che le idee oggi non nascono più dal colpo di genio di una singola persona, bensì sono il frutto dell’unione e del lavoro di più persone per un ideale comune. Come dice lo stesso Ratti

Alla fine dell’incontro sono state poste alcune domande che di seguito riportiamo.

Quanto i cittadini possono diventare protagonisti della riprogettazione della città?

Carlo Ratti. Le possibilità sono molte e ancora da esplorare. Quello che è interessante è questo: negli ultimi vent’anni siamo passati dal mondo fisico al mondo digitale. Oggi invece grazie al potere delle reti possiamo fare il contrario. Un esempio è stata la campagna di Obama, che è partita dalle reti per portare all’elezione reale del presidente.

La prossima frontiera sarà come usare tutto questo per gestire le città, e a New York e Boston ci sono già App che permettono ai cittadini di comunicare eventuali disagi. Arriveremo a città dove le nuove tecnologie permetteranno nuovi metodi di partecipazione.

Riguardo agli elettrodomestici: quanto l’industria è più avanti rispetto alla ricerca teorica in questo campo? Come si può usare la gente, attraverso sensori, per permettere a delle macchine di estrapolare informazioni rispetto alla società? Potremo vedere qualcosa, in un futuro prossimo, di applicazioni di Smart City? A che punto siamo? Il software che viene utilizzato è Processing?

Carlo Ratti. Si, noi utilizziamo Processing in quasi tutti i nostri lavori. Per quanto riguarda le città intelligenti: le nostre città stanno diventando computer all’aria aperta. Raccogliamo un gran numero di dati, le statistiche cambiano, e riceviamo un numero consistente di informazioni. Ciò è una cosa fondamentale ed anche una delle più interessanti da analizzare.

L’innovazione può partire da qualsiasi cosa, sia dall’industria che da noi, nessuna è molto più in vantaggio rispetto all’altra, si può partire da qualsiasi campo.

Come può l’Italia riuscire a competere con Singapore? Cosa si può fare per rendere le SmartCity più concrete?

Carlo Ratti. Ci sono molte iniziative in tutta Europa e anche in Italia. La cosa più importante è non occuparsi di tutto. Al giorno d’oggi ognuno cerca di creare il suo kit per SmartCity e il risultato è che tutti hanno tutto, ma oltre a non essere collegati tra loro non hanno nemmeno abbastanza soldi per permettersi sviluppi. Non serve battere Singapore, bisogna sviluppare cose nuove, non sperimentare qualcosa su cui già altri stanno investendo. Milano sta lavorando, ad esempio, sugli spazi pubblici legati a SmartCity e sul modo di lavorare. Bisogna puntare sulle caratteristiche dei nostri paesi e saperle sfruttare. In Italia non si crede più nelle istituzioni, magari con SmartCiry si può cambiare tutto ciò, per impegnarsi insieme per la città. Perchè non puntare su una forza nostra per poi magari esportarla?

Si parla di SmartCity da anni, ma perchè oggi fanno tendenza? Cos’è cambiato?

Carlo Ratti. Prima c’era un rapporto uomo-macchina, oggi la macchina non c’è più, c’è la rete distribuita nello spazio, c’è un’interazione uomo-tecnologia, quindi è proprio lo spazio a entrare in relazione con le persone, si sta cambiando il modo di pensare le città. La tendenza forse è un entusiasmo collettivo, molte città si stanno impegnando, ma è comunque una cosa molto profonda e destinata a rimanere per molto tempo.

Tutta questa tecnologia non rischia di creare problemi di sicurezza? Il fatto che gruppi come Anonymous siano riusciti a oscurare il sito della casa Bianca o della CIA non rischia di preoccupare tutta questa tecnologia nel quotidiano?

Carlo Ratti. Non riguarda solo la city, ma il mondo che stiamo costruendo. Quando usavamo solo sistemi digitali, come i computer, trovavamo i virus, che per quanti danni facessero non erano pericolosi a livello reale. Quando invece ciò succede in cose fisiche, ad esempio un auto che scambia l’acceleratore col freno, diventa già un problema. Sono tutti rischi che riguardano il mondo di domani e verso i quali ci dobbiamo prevenire tenendo i sistemi più aperti possibili in modo che più occhi possano controllarli.

di Francesca Pich

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