L'elettronica molecolare

 

Come si costruisce un chip? Prima di tutto ricordiamo di che si tratta: il chip è il cosiddetto processore, piccolo cuore dei contemporanei computer. Il Pentium, per esempio.

La capacità di svolgere tutte le operazioni, la velocità nel compierle, l'affidabilità delle prestazioni di un computer sono sostanzialmente legate ai rendimenti del suo chip.

Dicevamo, come si costruisce? Una descrizione dettagliata sarebbe impresa troppo lunga in questa sede ma l'essenza del procedimento si può sintetizzare brevemente. L'operazione da svolgere consiste nell'"impacchettare" in poco spazio (un centimetro quadro circa) un bel po' di transistor. Quanti? Qualche milione. I transistor regolano il flusso di corrente e svolgono la funzione di interruttori: aprono e chiudono.

Come molti sapranno, in elettronica si fa coincidere il passaggio di corrente al numero 1 e l'interruzione al numero 0. Con 1 e 0 si fa tutto; si scrivono tutti i numeri e si fanno tutte le possibili operazioni, ma una successione di 1 e 0 può essere utilizzata anche per scrivere caratteri e quindi parole.

I transistor sono applicati su una superficie di silicio, e tale applicazione deve essere di grande precisione. La rete di connessioni fra i transistor è molto densa e di non facile realizzazione; bisogna costruire una successione di circa 30 pellicole che via via si sovrappongono, ognuna con la sua fitta ragnatela di percorsi. Tutto ciò richiede tempo e procedure molto controllate perché non si verifichino errori.

Orbene, stiamo parlando di meccanismi dalle dimensioni molto ridotte: la struttura di un chip si coglie nella sua complessità solo osservandola con un microscopio. E' proprio a partire da tale micro-universo che ci si è domandati se un suggerimento per modi diversi di costruire i chip potesse arrivare da un altro mondo, anch'esso infinitesimo, il mondo della chimica molecolare. In questo mondo troviamo migliaia di situazioni nelle quali ciò che avviene è la costruzione progressiva di "qualcosa" - un cristallo, per esempio - costruzione basata sull'"auto-assemblaggio" di molecole.

Con estrema precisione, un certo tipo di molecole si mettono insieme, seguono un programma ben definito, crescono progressivamente e danno luogo, macroscopicamente, ad un aggregato preciso. E' possibile guidare tale procedimento con molecole che costruiscano da sole un circuito? Sì, sembra proprio che sia possibile, e le ricerche che si muovono in questa direzione fanno parte di quella che oggi chiamiamo elettronica molecolare.

I vantaggi che ne possono derivare sono enormi. Innanzitutto la "spontaneità" del processo: le molecole fanno tutto da sole. E lo fanno in tempi molto più brevi di quelli impiegati nel costruire gli attuali chip. Ma, soprattutto, lo spazio occupato. Uno strato di circuiti al silicio è un grattacielo se confrontato con uno strato molecolare che erogasse la stessa funzionalità. Ciò significa che nello stesso spazio di un centimetro quadrato potrebbe essere concentrata molta più potenza di quanto avvenga oggi.

Circuiti molecolari non ve ne sono ancora ma non v'è dubbio che la strada è stata imboccata e i tempi per la loro realizzazione fanno parte dell'immediato futuro.