La corsa verso chip più piccoli e potenti potrebbe aver trovato un alleato inaspettato in un semplice trattamento chimico. Un gruppo di ricercatori della Princeton University, in collaborazione con il Princeton Plasma Physics Laboratory, ha scoperto che rivestire un materiale ultrasottile con ossigeno o fluoro permette di rimuovere strati atomici con una precisione mai raggiunta prima durante la lavorazione al plasma. E questo, per chi progetta l’elettronica di domani, è una notizia enorme.

Il silicio ha dominato il mondo dei semiconduttori per decenni, ma ormai sta raggiungendo i suoi limiti fisici. Per continuare a rimpicciolire i transistor senza sacrificare le prestazioni, la ricerca si sta orientando verso materiali ultrasottili chiamati dicalcogenuri di metalli di transizione. Tra questi, il più promettente è il disolfuro di molibdeno, un materiale spesso appena tre atomi: uno strato di molibdeno incastonato tra due strati di zolfo. Il problema? Per integrarlo nei chip del futuro, serve rimuovere solo lo strato superiore di zolfo senza toccare il resto. E farlo con il plasma, fino a oggi, era un po’ come cercare di tagliare un capello con una motosega.

Ossigeno e fluoro cambiano le regole del gioco

Attraverso simulazioni al computer, il team ha dimostrato che pretrattare la superficie con ossigeno o fluoro abbassa drasticamente l’energia necessaria per staccare gli atomi di zolfo. Senza trattamento, servono circa 30 elettronvolt. Con il fluoro si scende a circa 10, con l’ossigeno a 14. Può sembrare un dettaglio tecnico, ma la differenza è sostanziale. Il plasma non è un fascio ordinato: gli ioni che lo compongono hanno energie variabili, e su una superficie non trattata il margine tra rimuovere lo zolfo e danneggiare il molibdeno sottostante è talmente sottile che qualche danno è quasi inevitabile. Allargare questa finestra operativa significa dare ai produttori di chip molta più flessibilità per lavorare in sicurezza.

La cosa davvero elegante è il meccanismo. Quando un ione colpisce una superficie trattata con ossigeno, due atomi di ossigeno si legano allo zolfo formando diossido di zolfo, un gas stabile che se ne va da solo. Il fluoro funziona in modo simile, creando composti zolfo e fluoro facili da rimuovere. Come ha spiegato Yury Polyachenko, dottorando a Princeton e primo autore dello studio pubblicato sul Journal of Physical Chemistry Letters, non si tratta di rompere legami con la forza bruta. Si creano prodotti intermedi che si staccano molto più facilmente. È la chimica che fa il lavoro pesante, non la fisica.

Verso una tecnologia applicabile su larga scala

Il prossimo passo per il gruppo di ricerca sarà quantificare con precisione il danno residuo che il processo potrebbe causare. Poi verrà la fase forse più interessante: capire se lo stesso approccio funziona anche con materiali simili, sostituendo il molibdeno con il tungsteno o lo zolfo con il selenio. Se la risposta fosse positiva, si aprirebbe la strada a un’intera famiglia di materiali ultrasottili lavorabili con questa tecnica. Il lavoro è stato supportato dal Dipartimento dell’Energia statunitense e le simulazioni sono state eseguite presso il National Energy Research Scientific Computing Center. Quello che emerge da questa ricerca è che a volte, per fare un salto tecnologico enorme, basta un’idea semplice applicata nel modo giusto. E trattare una superficie con un po’ di ossigeno prima di bombardarla al plasma è esattamente quel tipo di idea che potrebbe ridefinire il futuro dei chip.

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Un chip neuromorfico capace di operare a temperature prossime allo zero assoluto potrebbe cambiare radicalmente il futuro del quantum computing. Non è fantascienza, ma il risultato concreto di una ricerca condotta alla University of Hong Kong, pubblicata su Nature Communications il 12 giugno 2026. E la cosa davvero notevole è che tutto parte da un componente già diffusissimo nell’industria: un transistor in carburo di silicio.

Il gruppo di ricerca, guidato dal professor Yuhao Zhang e dal dottorando Xin Yang, ha trovato il modo di far comportare un singolo transistor SiC MOSFET come un neurone artificiale. In pratica, il dispositivo genera impulsi elettrici che imitano quelli del cervello umano, ma lo fa a temperature incredibilmente basse, fino a 10 millikelvin. Per dare un’idea: parliamo di un ambiente più freddo dello spazio profondo. Il meccanismo sfrutta un fenomeno chiamato resistenza differenziale negativa, che nel carburo di silicio emerge in modo particolarmente stabile e riproducibile quando si scende sotto i 2 Kelvin.

Perché serve proprio lì, nel cuore gelido dei computer quantistici

Chiunque abbia seguito anche superficialmente lo sviluppo dei computer quantistici sa che i qubit, le unità fondamentali di calcolo, sono bestie capricciose. Devono restare a temperature bassissime per funzionare, e l’elettronica di controllo tradizionale, basata su silicio, genera troppo calore. Questo costringe i progettisti a piazzare i circuiti di controllo lontano dai qubit, collegandoli con cavi lunghissimi che complicano tutto e limitano la scalabilità dei sistemi.

Il chip neuromorfico in carburo di silicio risolve questo problema alla radice. Consuma migliaia di volte meno energia rispetto all’elettronica convenzionale, e quindi può stare fisicamente accanto ai qubit senza disturbarli. Come ha spiegato il professor Zhang, questo approccio riduce drasticamente il carico termico sui sistemi criogenici, aprendo la strada a computer quantistici su larga scala molto più pratici da costruire.

C’è un dettaglio che rende tutto ancora più interessante dal punto di vista industriale. Il carburo di silicio è già prodotto in enormi volumi per veicoli elettrici e reti energetiche. Questo significa che la produzione di questi chip criogenici potrebbe appoggiarsi su fonderie già esistenti, su wafer da 300 millimetri, senza dover inventare processi manifatturieri da zero. Una scalabilità che raramente si vede quando si parla di tecnologie così avanzate.

Oltre il quantum computing: dallo spazio profondo alle reti neurali criogeniche

La ricerca non si è fermata al singolo neurone artificiale. Il team ha dimostrato che più dispositivi possono essere collegati in cascata, formando reti neurali artificiali operative a temperature criogeniche. Questo apre scenari affascinanti per l’elaborazione dati locale direttamente dentro i sistemi quantistici, con applicazioni immediate nella correzione degli errori quantistici e nel controllo in tempo reale dei qubit.

Ma le ambizioni vanno anche oltre il quantum computing. Circuiti così efficienti e resistenti al freddo estremo potrebbero trovare impiego nelle missioni spaziali di prossima generazione. Sulla superficie lunare, o nelle regioni più remote del sistema solare, dove le temperature sono spietate e ogni milliwatt di energia conta, questa tecnologia potrebbe fare la differenza tra una missione possibile e una irrealizzabile.

Quello che colpisce di più, alla fine, è la semplicità elegante dell’idea. Prendere un componente industriale già maturo, scoprire che nasconde proprietà fisiche straordinarie a basse temperature, e trasformarlo in qualcosa che imita il cervello umano per far funzionare meglio i computer del futuro. È il tipo di innovazione che non fa rumore, ma che potrebbe davvero spostare gli equilibri.

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La corsa verso chip 3D in silicio sempre più potenti ha appena segnato un punto di svolta importante. Un gruppo di ricercatori dell’Università dell’Illinois ha dimostrato un metodo per impilare più strati di circuiti elettronici uno sopra l’altro, usando silicio cristallino standard e temperature di produzione abbastanza basse da non danneggiare i componenti già presenti. Il risultato? Un potenziale balzo in avanti nella densità di calcolo, nelle prestazioni e nell’efficienza energetica dei processori. E soprattutto, una boccata d’ossigeno per la Legge di Moore, quel principio che da oltre sessant’anni guida l’industria dei semiconduttori ma che ormai sembrava vicino al capolinea.

Il concetto è semplice da immaginare, anche se realizzarlo è tutt’altro che banale. Invece di continuare a rimpicciolire i transistor su un singolo piano (cosa che sta diventando fisicamente impossibile), si costruisce verso l’alto. Come ha spiegato il professor Qing Cao, che ha guidato la ricerca, è un po’ come sostituire un quartiere residenziale di villette con un grattacielo: stessa area occupata, molte più funzioni concentrate. Le connessioni tra i vari piani del chip diventano più corte, il che riduce i consumi e aumenta la velocità di comunicazione tra le diverse parti del processore. Un vantaggio enorme, soprattutto per le applicazioni di intelligenza artificiale e per il calcolo ad alta intensità di dati.

Il problema del calore (e come è stato risolto)

Il grande ostacolo che ha sempre frenato la realizzazione di veri chip 3D monolitici è la temperatura. Fabbricare transistor ad alte prestazioni in silicio cristallino richiede di norma temperature intorno ai 1.000 gradi Celsius. Ma quando si aggiunge un nuovo strato sopra circuiti già completati, quei livelli di calore distruggerebbero i collegamenti metallici sottostanti. Il limite accettabile dall’industria è di circa 400 gradi.

Molti gruppi di ricerca hanno provato ad aggirare il problema usando materiali diversi dal silicio per gli strati superiori, ma le prestazioni ne risentivano sempre. Il team dell’Illinois ha preso una strada diversa: ha sviluppato nanomembrane di silicio ultrasottili, spesse appena 10 nanometri o meno, ricavate da un wafer donatore. Queste membrane vengono poi trasferite sul substrato che contiene già i circuiti completati, usando un processo di laminazione a rullo che richiede temperature non superiori ai 200 gradi. Essendo così sottili, le membrane sono meccanicamente flessibili e si adattano alla superficie sottostante senza creare difetti.

Per evitare le alte temperature necessarie al drogaggio tradizionale del silicio, i ricercatori hanno anche riprogettato l’architettura dei transistor, adottando dispositivi cosiddetti “junctionless”, dove il silicio viene drogato in modo uniforme prima dell’assemblaggio. In questo modo si mantiene un controllo elettrico efficace senza bisogno di ulteriori trattamenti termici.

Risultati concreti e prospettive per l’industria dei semiconduttori

I numeri parlano chiaro. Il team ha fabbricato tre strati sovrapposti contenenti 625 transistor ciascuno, con rese produttive tra il 98 e il 100 percento. Le densità di corrente in uscita sono paragonabili a quelle dei transistor convenzionali prodotti su wafer standard a temperature molto più elevate. E superano di almeno tre o quattro volte le prestazioni dei dispositivi monolitici realizzati con materiali alternativi.

Lo studio, pubblicato su Nature (una rivista che raramente ospita articoli sulla microelettronica in silicio), ha dimostrato anche il funzionamento di circuiti logici tridimensionali e celle di memoria SRAM collegate tra i vari livelli tramite interconnessioni metalliche verticali.

Secondo Cao, l’aspetto più significativo è la scalabilità del processo: nulla impedisce di aggiungere strati oltre i tre già dimostrati, mantenendo alta qualità e bassa variabilità. Il lavoro è stato realizzato nell’ambito del Center for Advanced Semiconductor Chips with Accelerated Performance dell’Illinois, che conta tra i partner industriali IBM, Intel e TSMC. Il prossimo passo sarà trasferire la tecnologia in una fonderia industriale, avvicinando i chip 3D in silicio monolitici alla produzione commerciale su larga scala.

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Il quantum computing potrebbe aver trovato la sua svolta più concreta. Un gruppo di ricercatori della Stanford University ha sviluppato un dispositivo nanometrico che riesce a collegare le proprietà quantistiche di luce ed elettroni senza bisogno di raffreddamento estremo. E questo, per chi segue il settore, è una notizia enorme.

Perché il problema principale dei computer quantistici attuali è proprio quello: per funzionare, hanno bisogno di temperature vicine allo zero assoluto. Parliamo di circa meno 273 gradi Celsius. Un requisito che rende queste macchine costosissime, ingombranti e sostanzialmente inaccessibili al di fuori di pochi laboratori nel mondo. Il dispositivo sviluppato a Stanford, invece, opera a temperatura ambiente. E lo fa sfruttando quella che i ricercatori chiamano “luce attorcigliata”.

Il meccanismo si basa su uno strato sottilissimo di diseleniuro di molibdeno (MoSe2) combinato con un substrato di silicio modellato a scala nanometrica. Le nanostrutture in silicio generano fotoni che ruotano su sé stessi, un po’ come un cavatappi. Questi fotoni “ritorti” riescono a trasferire il proprio spin agli elettroni, creando quel legame quantistico noto come entanglement, che è alla base di qualsiasi sistema di comunicazione e calcolo quantistico.

Perché conta davvero per il futuro della tecnologia quantistica

Jennifer Dionne, professoressa di scienza dei materiali a Stanford e autrice senior dello studio pubblicato su Nature Communications, spiega che il materiale usato non è una novità in sé. La vera innovazione sta nel modo in cui viene impiegato. Il diseleniuro di molibdeno appartiene a una famiglia di materiali chiamati dicalcogenuri dei metalli di transizione, apprezzati per le loro proprietà ottiche e quantistiche particolari. Il problema, fino a oggi, era che gli elettroni perdevano il proprio spin troppo rapidamente per essere utili.

La soluzione trovata dal team è elegante nella sua semplicità concettuale: le nanostrutture in silicio manipolano i fotoni con una precisione tale da farli ruotare in una direzione specifica, verso l’alto o verso il basso. Feng Pan, primo autore dello studio, racconta che è proprio questa combinazione tra chip in silicio e materiale a confinare e amplificare la torsione della luce, stabilizzando lo stato quantistico necessario per la comunicazione quantistica.

Il risultato è un dispositivo compatto, relativamente economico e soprattutto funzionante senza i sistemi di raffreddamento criogenico che rappresentano oggi uno degli ostacoli maggiori alla diffusione del quantum computing. Le applicazioni potenziali spaziano dalle comunicazioni sicure ai sensori avanzati, fino all’intelligenza artificiale e al calcolo ad alte prestazioni.

Verso reti quantistiche integrate nella vita quotidiana

Il team sta già lavorando per migliorare ulteriormente il dispositivo, esplorando altri materiali della stessa famiglia e combinazioni che potrebbero garantire prestazioni ancora superiori. L’obiettivo a lungo termine è ambizioso: integrare componenti come questo all’interno di reti quantistiche più ampie e, un giorno, persino nell’elettronica di consumo.

Certo, la strada è ancora lunga. Pan stesso ammette, con un sorriso, che l’idea di fare quantum computing dentro uno smartphone è un progetto da almeno dieci anni. Ma il fatto che un dispositivo del genere funzioni già oggi, a temperatura ambiente, su un chip grande quanto la lunghezza d’onda della luce visibile, dice molto sulla direzione che sta prendendo la ricerca. Non si tratta più solo di teoria o di esperimenti confinati in laboratori ultrafreddi. La tecnologia quantistica sta iniziando a diventare qualcosa di tangibile, più accessibile e, soprattutto, più vicina alla realtà di tutti i giorni.

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Analizzare la composizione chimica di un materiale, fino a poco tempo fa, significava portare campioni in laboratorio e affidarsi a strumentazioni ingombranti e costose. Ora un team della University of California Davis ha sviluppato uno spettrometro su chip talmente piccolo da avvicinarsi alle dimensioni di un granello di sabbia, e lo ha fatto integrando intelligenza artificiale direttamente nel cuore del dispositivo. La notizia, pubblicata sulla rivista Advanced Photonics a maggio 2026, potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui si fanno diagnosi mediche, controlli alimentari e monitoraggio ambientale.

Gli spettrometri tradizionali funzionano separando la luce nelle sue componenti attraverso prismi o reticoli, un processo che richiede spazio fisico. Lo spettrometro su chip di UC Davis ribalta completamente questa logica. Al posto di componenti ottici voluminosi, il sistema utilizza 16 sensori in silicio, ciascuno progettato per reagire in modo leggermente diverso alla luce in arrivo. Nessuno di questi sensori, da solo, riesce a restituire un quadro completo. Ma insieme producono segnali codificati che una rete neurale appositamente addestrata riesce a decifrare, ricostruendo lo spettro luminoso originale con una risoluzione di circa 8 nanometri. È un approccio elegante, quasi controintuitivo: invece di misurare direttamente i colori, il chip lascia che sia l’intelligenza artificiale a “indovinare” lo spettro partendo da indizi parziali.

Silicio potenziato e sensori ultraveloci

Una delle sfide più grandi riguardava i limiti del silicio. Normalmente questo materiale funziona bene con la luce visibile ma fatica a catturare la luce nel vicino infrarosso, fondamentale per applicazioni come l’imaging biomedico, dato che riesce a penetrare più in profondità nei tessuti umani. I ricercatori hanno risolto il problema modificando la superficie dei fotodiodi con nanostrutture speciali, chiamate PTST (photon trapping surface textures). Queste texture intrappolano i fotoni infrarossi all’interno del sottile strato di silicio, diffondendoli ripetutamente finché non vengono assorbiti. Il risultato è un chip sensibile a un intervallo spettrale molto più ampio del normale.

Non solo. Il dispositivo integra anche sensori ad alta velocità capaci di misurare il tempo di vita dei fotoni con precisione estrema, aprendo la strada al rilevamento di interazioni ultraveloci tra luce e materia che gli spettrometri convenzionali semplicemente non riescono a cogliere.

Piccolo nel formato, enorme nel potenziale

Il sistema completo occupa appena 0,4 millimetri quadrati e mantiene un’elevata sensibilità anche in ambienti con molto rumore elettrico, che è storicamente il tallone d’Achille dell’elettronica portatile a basso costo. Grazie alla combinazione tra machine learning e rilevamento ottico avanzato su silicio, questo spettrometro su chip potrebbe finire dentro smartphone, dispositivi indossabili per il monitoraggio della salute, sensori ambientali remoti e strumenti per l’analisi della qualità alimentare. Tutto ciò che oggi richiede un laboratorio attrezzato potrebbe, in un futuro non troppo lontano, stare sulla punta di un dito. E non è un modo di dire: le foto del prototipo mostrano esattamente questo, un granello tecnologico appoggiato su un polpastrello, pronto a fare il lavoro di macchinari che occupano un intero bancone.

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Sembra un paradosso, eppure le celle solari in perovskite stanno riscrivendo le regole del fotovoltaico grazie a una scoperta che ribalta ogni aspettativa: i difetti strutturali del materiale, invece di essere un problema, rappresentano la chiave della loro efficienza. Uno studio pubblicato su Nature Communications dai ricercatori dell’Institute of Science and Technology Austria (ISTA) ha finalmente svelato il meccanismo fisico che spiega come un materiale economico e pieno di imperfezioni riesca a competere con il silicio ultrapuro, sviluppato e perfezionato nel corso di decenni.

Le perovskiti a base di piombo e alogeni sono materiali conosciuti fin dagli anni Settanta, ma rimasti a lungo nel dimenticatoio. Poi, nei primi anni del 2010, qualcuno si è accorto che convertono la luce solare in elettricità con un’efficacia sorprendente. Da lì è partita una corsa che le ha portate a rivaleggiare con le tradizionali celle solari in silicio. La differenza fondamentale? Il silicio ha bisogno di una purezza quasi assoluta per funzionare bene. Le perovskiti, al contrario, vengono prodotte con metodi a basso costo in soluzione e sono piene di difetti. Eppure funzionano, e pure molto bene.

Autostrade microscopiche per le cariche elettriche

Per capire la portata della scoperta bisogna fare un passo indietro. In qualsiasi cella solare, la luce genera coppie di cariche opposte: elettroni (negativi) e lacune (positive). Queste cariche devono attraversare il materiale e raggiungere gli elettrodi senza perdersi o ricombinarsi lungo il percorso. Parliamo di distanze che, proporzionalmente alla scala del materiale, equivalgono a centinaia di chilometri. Nel silicio questo viaggio è possibile perché il materiale è praticamente privo di difetti che possano intrappolare le cariche. Nelle perovskiti, dove i difetti abbondano, nessuno capiva come fosse possibile ottenere risultati simili.

I ricercatori Dmytro Rak e Zhanybek Alpichshev hanno scoperto che all’interno delle perovskiti esistono reti di pareti di dominio, zone dove la struttura cristallina cambia leggermente. Queste pareti generano campi elettrici locali che separano attivamente elettroni e lacune, impedendone la ricombinazione. In pratica, funzionano come vere e proprie autostrade per le cariche, guidandole attraverso il materiale fino agli elettrodi.

Per rendere visibili queste strutture nascoste, Rak ha sviluppato una tecnica ingegnosa: ha introdotto ioni d’argento nel cristallo, che si sono accumulati spontaneamente lungo le pareti di dominio. Convertendoli poi in argento metallico, l’intera rete è diventata osservabile al microscopio. Una sorta di angiografia, ma applicata ai cristalli.

Cosa cambia per il futuro del fotovoltaico

La scoperta non è solo affascinante dal punto di vista scientifico: apre prospettive concrete. Fino ad oggi, la maggior parte dei tentativi di migliorare le celle solari in perovskite si è concentrata sulla composizione chimica, con risultati limitati. Ora che si conosce il ruolo cruciale della struttura interna, diventa possibile lavorare direttamente sull’ingegnerizzazione delle pareti di dominio, aumentando l’efficienza senza rinunciare ai costi contenuti di produzione.

Le perovskiti offrono anche altre qualità notevoli: proprietà quantistiche a temperatura ambiente, applicazioni nei LED e nelle tecnologie di rilevamento a raggi X. Questa nuova comprensione potrebbe essere il tassello mancante per portare la tecnologia solare di nuova generazione fuori dai laboratori e dentro la vita quotidiana. Il fotovoltaico del futuro, a quanto pare, non ha bisogno di perfezione. Ha bisogno dei difetti giusti.

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Intrappolate la luce infrarossa in uno strato di appena 40 nanometri di spessore. Sembra fantascienza, eppure un gruppo di ricercatori dell’Università di Varsavia, insieme a colleghi di altri istituti polacchi, ha dimostrato che si può fare. Il risultato, pubblicato sulla rivista ACS Nano nell’aprile 2026, apre scenari davvero interessanti per il futuro delle tecnologie fotoniche, quelle che usano la luce al posto degli elettroni per trasmettere informazioni.

Il trucco sta tutto in un materiale chiamato diseleniuro di molibdeno (MoSe2), che possiede un indice di rifrazione eccezionalmente alto. Tradotto in parole semplici: la luce rallenta al suo interno molto più che nella maggior parte degli altri materiali. Nel vetro rallenta di circa 1,5 volte, nel silicio di 3,5 volte, nel diseleniuro di molibdeno di circa 4,5 volte. Questa proprietà permette di costruire strutture incredibilmente sottili che riescono comunque a confinare e intensificare la luce con un’efficacia mai vista prima. Le versioni precedenti di strutture simili, realizzate con silicio o composti di gallio, richiedevano spessori centinaia di volte maggiori per funzionare decentemente.

Come funziona e perché è così importante

La struttura creata dai ricercatori si chiama reticolo sub lunghezza d’onda. Immaginatelo come una serie di strisce parallele ravvicinate, distanziate meno della lunghezza d’onda della luce che devono catturare. Quando la luce infrarossa colpisce questo reticolo, resta intrappolata in un volume ridottissimo. E qui arriva la parte davvero sorprendente: il materiale non si limita a confinare la luce, ma la converte. Grazie a un fenomeno noto come generazione di terza armonica, tre fotoni infrarossi si combinano per produrne uno solo a frequenza tripla. Il risultato? Luce infrarossa invisibile che diventa luce blu visibile. E siccome il reticolo concentra la luce in modo così estremo, questo effetto di conversione risulta oltre 1.500 volte più potente rispetto a uno strato piatto dello stesso materiale.

C’è poi una questione pratica che rende tutto ancora più significativo. Fino a poco tempo fa, gli strati sottili di diseleniuro di molibdeno venivano ottenuti con un metodo artigianale, una sorta di “peeling” con nastro adesivo da un cristallo. Funziona, ma produce campioni minuscoli e irregolari, del tutto inadatti a qualsiasi applicazione reale. Il team ha invece utilizzato l’epitassia a fascio molecolare, una tecnica consolidata nella produzione di semiconduttori, riuscendo a creare film uniformi di MoSe2 estesi per diversi centimetri quadrati. Un rapporto tra spessore e dimensione di circa uno a un milione, contro l’uno a duemila di un foglio A4.

Verso dispositivi fotonici più piccoli e veloci

Quello che emerge da questa ricerca è un cambio di paradigma abbastanza netto. Non serve più costruire strutture spesse per manipolare la luce in modo efficace. Strati estremamente sottili, se realizzati con il materiale giusto e la geometria corretta, possono fare lo stesso lavoro e in certi casi anche meglio. Il fatto che il metodo di produzione sia scalabile rende il percorso verso applicazioni concrete, come i circuiti fotonici integrati, molto meno teorico di quanto si potesse immaginare solo qualche anno fa. La fotonica, insomma, sta diventando sempre più una questione di nanometri. E quaranta, a quanto pare, bastano.

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La comunicazione quantistica potrebbe presto fare un salto enorme grazie a un materiale che nessuno si aspettava: il vetro. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Padova, del Politecnico di Milano e dell’Istituto CNR per la Fotonica e le Nanotecnologie ha dimostrato che un semplice chip in vetro borosilicato, inciso con un laser a femtosecondi, può funzionare come un dispositivo di sicurezza quantistica ad alte prestazioni. Lo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Photonics nel marzo 2026, apre scenari piuttosto concreti per chi si preoccupa della vulnerabilità dei sistemi crittografici attuali di fronte alla crescita dei computer quantistici.

Il punto è questo: man mano che i computer quantistici diventano più potenti, i metodi di crittografia tradizionali rischiano di diventare carta straccia. La crittografia quantistica rappresenta una delle risposte più solide a questo problema, perché si basa sulle leggi della fisica e non sulla complessità matematica. Ma finora servivano dispositivi complicati, costosi e poco pratici. Ed è qui che entra in gioco il vetro.

Perché il vetro batte il silicio nella fotonica quantistica

La maggior parte dei ricevitori integrati per la comunicazione quantistica è realizzata in silicio. Funziona, certo, ma il silicio ha dei limiti: è sensibile alla polarizzazione della luce e tende ad avere perdite ottiche più elevate. Due problemi che, quando si lavora con segnali quantistici debolissimi, diventano ostacoli seri.

Il vetro borosilicato, al contrario, è naturalmente insensibile alla polarizzazione, molto stabile e consente di scrivere guide d’onda tridimensionali con perdite minime. Usando la tecnica della scrittura laser a femtosecondi, il team ha creato un circuito fotonico direttamente dentro il materiale. Niente processi di fabbricazione da semiconduttore, niente costi esorbitanti. Il risultato è un ricevitore eterodina completamente accordabile che include divisori di fascio fissi e regolabili, sfasatori termo ottici per il controllo elettrico di precisione, incroci tridimensionali delle guide d’onda e accoppiatori direzionali indipendenti dalla polarizzazione.

Le prestazioni parlano chiaro: perdita di inserzione bassissima (circa 1 dB), funzionamento stabile per oltre 8 ore, rapporto di reiezione del modo comune superiore a 73 dB. Numeri che eguagliano o superano quelli dei migliori ricevitori fotonici in silicio.

Un solo chip, due tecnologie quantistiche da record

La cosa davvero notevole è che questo singolo chip in vetro riesce a gestire due applicazioni diverse senza bisogno di hardware separato. Come generatore quantistico di numeri casuali (QRNG), il dispositivo ha raggiunto una velocità di generazione sicura di 42,7 Gbit/s, un record per questa categoria di sistemi. Lo stesso chip è stato poi utilizzato per un protocollo di distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) basato su modulazione QPSK, raggiungendo un tasso di chiave segreta di 3,2 Mbit/s su un collegamento in fibra simulato di 9,3 chilometri.

Oltre ai numeri, quello che conta è la prospettiva. Il vetro è economico, resistente alle variazioni di temperatura e agli stress meccanici, e si accoppia facilmente con le fibre ottiche standard delle telecomunicazioni. Tutte caratteristiche che lo rendono adatto non solo ai laboratori ma anche a infrastrutture reali, comprese potenziali applicazioni nello spazio. La comunicazione quantistica su scala globale richiede esattamente questo tipo di piattaforma: robusta, versatile e scalabile. E a quanto pare, la risposta era sotto gli occhi di tutti, nascosta dentro un pezzo di vetro.

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I nuovi Apple M5 Pro e M5 Max nascondono una scelta progettuale che vale la pena raccontare. Per raggiungere livelli di prestazioni così elevati, gli ingegneri di Cupertino hanno fatto qualcosa di insolito: hanno preso una tecnologia nata per i chip più grandi e costosi della famiglia e l’hanno portata un gradino più in basso, dove nessuno se lo aspettava.

Il concetto chiave si chiama UltraFusion, un’architettura di interconnessione che Apple aveva sviluppato inizialmente per i suoi processori Ultra. In pratica, si tratta di una tecnica che permette di impilare e collegare più die di silicio tra loro con una larghezza di banda enorme e una latenza bassissima. Fino a oggi, questa soluzione era riservata ai chip di fascia altissima come l’M2 Ultra e l’M3 Ultra, pensati per workstation e configurazioni professionali estreme.

Come funziona il design a die impilati

Anand Shimpi, figura storica del mondo tech e oggi parte del dipartimento Hardware Technologies di Apple, ha spiegato in un’intervista rilasciata a Heise Online (poi ripresa da WCCFTech) che l’esperienza maturata con UltraFusion è stata fondamentale. Quella tecnologia ha insegnato al team come gestire la comunicazione tra blocchi di silicio separati senza sacrificare velocità o efficienza energetica.

Il risultato? I nuovi M5 Pro e M5 Max sfruttano un approccio a die impilati (stacked dies) che consente di aumentare la densità dei transistor e la potenza di calcolo senza far esplodere le dimensioni fisiche del chip. È un po’ come costruire un palazzo in verticale quando lo spazio a terra è limitato. La comunicazione tra i vari livelli avviene con una velocità tale che, dal punto di vista del software, tutto sembra un unico blocco monolitico.

Perché questa scelta cambia le carte in tavola

La cosa davvero interessante è il principio alla base della decisione. Apple avrebbe potuto limitarsi a ridimensionare i chip Ultra per creare versioni meno potenti. Invece ha fatto il contrario: ha preso la lezione appresa costruendo i processori più complessi e l’ha applicata ai modelli che finiscono dentro i MacBook Pro e le altre macchine di fascia alta ma non estrema.

Questo significa che chi acquista un portatile con M5 Pro o M5 Max beneficia, almeno in parte, della stessa filosofia ingegneristica dei sistemi da migliaia di euro. Le prestazioni ne guadagnano in modo tangibile, soprattutto nei carichi di lavoro che richiedono grande banda passante tra CPU e GPU, come il rendering video, la compilazione di codice pesante o i flussi di lavoro legati all’intelligenza artificiale.

Apple, insomma, continua a far circolare le idee migliori all’interno della propria linea di processori. E il fatto che l’architettura UltraFusion stia filtrando verso il basso è un segnale chiaro: nei prossimi anni, la distinzione tra chip “normali” e chip Ultra potrebbe assottigliarsi parecchio.

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Le celle solari a perovskite invertita rappresentano una delle frontiere più promettenti per l’energia solare di nuova generazione. Costi di produzione potenzialmente bassi, scalabilità industriale e prestazioni in costante miglioramento le rendono candidate serie per affiancare, e forse un giorno sostituire, il silicio tradizionale. Eppure, fino a oggi, un problema nascosto ne ha frenato il pieno potenziale: un’interfaccia sepolta all’interno del dispositivo, difficile da controllare, che compromette sia l’efficienza che la durata nel tempo. Un gruppo di ricercatori ha trovato una soluzione elegante, e i risultati fanno davvero alzare un sopracciglio.

Il punto critico sta in quello che succede durante la formazione del film di perovskite. Quando il materiale viene depositato e poi riscaldato, la qualità dello strato che si forma a contatto con il substrato sottostante (la famosa interfaccia sepolta, o buried interface) è sempre stata un tassello debole. Difetti, porosità, disomogeneità: tutti fattori che degradano le proprietà elettroniche e accelerano l’invecchiamento della cella. Il guaio è che questo strato è letteralmente sepolto, quindi intervenire su di esso dopo la fabbricazione non è un’opzione praticabile.

Nanoseed cristallo-solvato: come funziona l’approccio

La novità introdotta dai ricercatori si chiama crystal-solvate nanoseeds, ovvero nanosemi a base di solvato cristallino. L’idea, spiegata in modo semplice, è questa: si inseriscono nel precursore della perovskite delle minuscole particelle cristalline che contengono solvente intrappolato nella loro struttura. Durante la fase di riscaldamento, questi nanoseed fanno due cose contemporaneamente. Da un lato, fungono da punti di nucleazione, guidando la crescita cristallina in modo ordinato e uniforme. Dall’altro, rilasciano il solvente in maniera graduale e controllata, evitando la formazione di vuoti o difetti nello strato.

Il risultato è un film di perovskite più liscio, più denso e con proprietà elettroniche nettamente migliori proprio dove serve di più, cioè all’interfaccia sepolta. Questo doppio meccanismo, nucleazione guidata e rilascio controllato del solvente, è ciò che distingue questo approccio da tentativi precedenti che agivano solo su uno dei due fronti.

Efficienza record e prospettive di scala industriale

I numeri parlano chiaro. Un mini-modulo di grandi dimensioni realizzato con questa tecnica ha raggiunto un’efficienza del 23,15%, con perdite di scalatura minime rispetto alle celle di laboratorio più piccole. E questo è un dato che conta parecchio, perché uno dei problemi storici delle perovskiti è proprio il calo di prestazioni quando si passa dalla cella da banco al modulo vero e proprio. Mantenere quell’efficienza su un’area più ampia significa che la tecnologia è concretamente più vicina alla produzione su larga scala.

Ma non è solo questione di efficienza. La stabilità del dispositivo migliora sensibilmente, perché un’interfaccia sepolta di qualità superiore riduce i percorsi di degradazione che normalmente accorciano la vita utile delle celle solari a perovskite invertita. E la stabilità, nel fotovoltaico commerciale, vale quanto l’efficienza.

Guardando al quadro complessivo, questo lavoro dimostra che affrontare i problemi delle perovskiti richiede soluzioni che agiscano a livello di processo, non solo di composizione chimica. I nanoseed cristallo-solvato non aggiungono complessità produttiva significativa, eppure risolvono un collo di bottiglia che limitava le celle solari a perovskite invertita da anni. È il tipo di innovazione che non fa rumore sui giornali generalisti, ma che gli addetti ai lavori riconoscono immediatamente come un passo avanti sostanziale verso il fotovoltaico di prossima generazione.

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