Piegare un oggetto è un atto comunissimo nella realtà che ci circonda. Nel micromondo invece, genera effetti straordinari. Flettere un materiale a queste scale trasforma infatti la posizione dei suoi atomi, da cui dipendono le proprietà elettriche, magnetiche e ottiche. Un effetto che apre potenzialità straordinarie per l’elettronica, e che può venire sfruttato grazie alle piccolissime leve create al laboratorio LAMIA di INFM-CNR da Luca Pellegrino, Emilio Bellingeri e Cristina Bernini (INFM-CNR), e da Michele Biasotti, Antonio Sergio Siri e Daniele Marrè (INFM-CNR e Università di Genova). Come delle “braccia” infatti, queste leve riescono a flettere e a rilasciare sottilissime porzioni di materiale, permettendo di mutarne le caratteristiche.

Tecnicamente, le proprietà fisiche di un dato materiale dipendono dall’interazione degli orbitali dei suoi atomi, cioè da quanto ultimi questi sono vicini gli uni agli altri. Piegando un materiale a scale piccolissime quindi, la sua struttura atomica, e le sue proprietà fisiche si modificano. La possibilità di effettuare questa trasformazione a nostro piacimento consente di innovare in modo radicale l’elettronica di settori diversissimi, dalle antenne per il wireless agli schermi lcd o al plasma. O di creare tecnologie straordinarie, come sistemi in grado di trasformare l’energia acustica dell’ambiente in corrente elettrica, una fonte inesauribile o quasi con cui alimentare dispositivi di vario tipo, tra cui i futuri bioimpiantii.

E queste leve così utili nascono in un modo semplice, sovrapponendo strato su strato di materiale e poi scavando con acidi: si parte quindi da uno strato di un materiale “sacrificale”, che farà da base, e poi da uno di materiale che andrà a costituire la leva. Su quest’ultimo si depone poi un terzo strato detto funzionale, che è quello dotato delle proprietà che vogliamo (ad esempio un semiconduttore). A questo punto si “scava” con acidi lo strato sacrificale, lasciando solamente le piccolissime leve connesse allo strato funzionale, e il gioco è fatto: le levette, sottoposte a una tensione elettrica, riescono a flettere e rilasciare a piacere lo strato funzionale. Un risultato impressionante se si pensa che alcuni materiali, in seguito a deformazione, si trasformano radicalmente, passando ad esempio da isolanti a conduttori o da opachi a trasparenti.

«Abbiamo creato degli “attuatori” meccanici piccolissimi, delle vere levette capaci di piegare a piacere il materiale a cui sono attaccate.” commenta Luca Pellegrino. “Che si potranno applicare in moltissimi ambiti, dalla sensoristica più sofisticata ai microbot. Fino ad applicazioni di frontiera, come apparecchi che convertono il rumore ambientale in energia elettrica o sensori tattili o olfattivi ad altissima precisione. E sono fatte di materiale cristallino, che tradotto vuol dire che qualunque materiale funzionale vi si depositi sopra, avrà un’efficienza molto superiore a quanto oggi realizzabile con altre tecniche. Ecco perché abbiamo già brevettato il nostro metodo e cerchiamo di perfezionarlo sempre di più, perché come tecnologia consente a basso costo di cambiare le proprietà fisiche dei materiali e di creare prodotti assai più sofisticati degli attuali.»


*Advanced Materials, L. Pellegrino, M. Biasotti, E. Bellingeri, C. Bernini, A. S. Siri, D. Marré. 21, 2377-2381 (2009)