Un chip resistente al calore estremo che funziona a temperature superiori a quelle della lava fusa. Non è fantascienza, è quello che un gruppo di ingegneri della University of Southern California ha appena dimostrato in uno studio pubblicato su Science alla fine di marzo 2026. Il dispositivo opera fino a 700 gradi Celsius, ben oltre il limite dei 200 gradi che da decenni rappresenta il muro invalicabile dell’elettronica tradizionale. E la parte più interessante? Potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui funziona l’intelligenza artificiale.

Il componente in questione si chiama memristor, un dispositivo su scala nanometrica capace non solo di immagazzinare dati, ma anche di eseguire calcoli. Pensarlo come un minuscolo sandwich aiuta a capirne la struttura: due elettrodi esterni e uno strato ceramico sottilissimo nel mezzo. La scelta dei materiali è stata decisiva. Tungsteno per l’elettrodo superiore (ha il punto di fusione più alto tra tutti gli elementi), ossido di afnio come strato intermedio e grafene per la base, quel foglio di carbonio spesso un solo atomo che ormai compare in ogni frontiera della scienza dei materiali. Questa combinazione ha prodotto risultati che gli stessi ricercatori non si aspettavano. Il dispositivo ha conservato dati per oltre 50 ore a 700 gradi senza necessità di aggiornamento, ha sopportato più di un miliardo di cicli di commutazione e funziona a soli 1,5 volt con velocità nell’ordine delle decine di nanosecondi.

Una scoperta nata per caso, come spesso accade

Il team guidato da Joshua Yang stava lavorando a qualcosa di completamente diverso. Stavano tentando di costruire un altro tipo di dispositivo a base di grafene, che però non ha funzionato. “A essere onesti, è stato un incidente, come la maggior parte delle scoperte,” ha ammesso Yang. “Se riesci a prevederla, di solito non è sorprendente, e probabilmente non è abbastanza significativa.” Indagando su cosa rendesse il dispositivo così resistente, i ricercatori hanno capito il meccanismo. Nell’elettronica convenzionale, il calore spinge gli atomi metallici dell’elettrodo superiore a migrare attraverso lo strato ceramico fino a quello inferiore, creando un cortocircuito permanente. Il grafene impedisce esattamente questo. L’interazione tra tungsteno e grafene, come ha spiegato Yang, somiglia a quella tra olio e acqua: gli atomi di tungsteno non riescono ad attaccarsi alla superficie del grafene e si allontanano, evitando la formazione di ponti conduttivi. Un principio confermato poi con microscopia elettronica avanzata e simulazioni quantistiche.

Perché conta per l’intelligenza artificiale e non solo

Le applicazioni pratiche sono enormi. Nello spazio, per esempio, la superficie di Venere raggiunge circa 500 gradi e ogni lander inviato finora ha fallito anche per il calore. Un chip resistente a 700 gradi aprirebbe possibilità concrete per l’esplorazione planetaria, ma anche per sistemi geotermici, impianti nucleari e persino per l’elettronica automobilistica, dove le temperature interne toccano spesso i 125 gradi. Ma è sul fronte dell’intelligenza artificiale che il memristor diventa davvero interessante. Oltre il 92% dei calcoli in sistemi come ChatGPT consiste in moltiplicazioni di matrici. I computer tradizionali le eseguono passo dopo passo, consumando quantità enormi di energia. Il memristor invece sfrutta la legge di Ohm per ottenere il risultato istantaneamente, mentre la corrente attraversa il dispositivo. “Questo tipo di componente può eseguire quei calcoli nel modo più efficiente possibile, ordini di grandezza più veloce e con meno energia,” ha dichiarato Yang, che ha già cofondato una società chiamata TetraMem per commercializzare chip basati su memristor.

Va detto che siamo ancora nella fase di laboratorio. Il dispositivo è stato costruito manualmente su scala ridottissima, e servono ancora circuiti logici ad alta temperatura per completare un sistema funzionante. Però due dei tre materiali utilizzati, tungsteno e ossido di afnio, sono già standard nell’industria dei semiconduttori. E il grafene viene sviluppato attivamente da colossi come TSMC e Samsung. “Questo è il primo passo,” ha detto Yang. “La strada è ancora lunga. Ma ora è possibile. Il componente mancante è stato creato.”

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La stampa 3D del carburo di tungsteno sembrava fino a poco tempo fa un traguardo lontanissimo. Parliamo di uno dei materiali più duri sulla faccia della Terra, usato ovunque serva resistenza estrema all’usura: utensili da taglio, punte per perforazione, strumenti da costruzione. Il problema è che produrlo costa tantissimo, spreca materie prime pregiate e richiede processi ad alta pressione tutt’altro che efficienti. Un gruppo di ricercatori della Hiroshima University, in collaborazione con la Mitsubishi Materials, ha però trovato una strada nuova. E piuttosto elegante, a dire il vero.

Lo studio, pubblicato sull’International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (numero di aprile 2026), descrive un metodo di produzione additiva che sfrutta una tecnica chiamata irradiazione laser a filo caldo. Il concetto di fondo è semplice da capire, anche se la realizzazione è tutt’altro che banale: invece di fondere completamente i metalli, li si ammorbidisce. Questo consente di depositare il carburo di tungsteno e cobalto (la sigla tecnica è WC-Co) esattamente dove serve, senza gli sprechi enormi tipici della metallurgia tradizionale delle polveri.

Come funziona il processo e perché cambia le regole del gioco

Nel metodo convenzionale, le polveri di tungsteno e cobalto vengono compresse ad alta pressione e poi riscaldate in forni di sinterizzazione. Funziona, certo, ma il rendimento rispetto alla quantità di materia prima impiegata lascia parecchio a desiderare. Il team giapponese ha testato due strategie diverse. In una, la barra di carburo cementato guida la direzione di fabbricazione mentre il laser colpisce direttamente la sua parte superiore. Nell’altra, è il laser a guidare il processo, dirigendo l’energia tra la base della barra e il materiale di supporto in ferro.

Nessuna delle due strade è perfetta al primo tentativo. La tecnica con la barra in testa ha causato una decomposizione del WC nella parte alta della struttura, creando difetti. Quella guidata dal laser, invece, faceva fatica a mantenere la durezza necessaria. La soluzione? L’introduzione di uno strato intermedio in lega di nichel, combinato con un controllo molto preciso delle temperature. Sopra il punto di fusione del cobalto, sotto la soglia di crescita dei grani. Un equilibrio sottile, ma che ha funzionato.

Risultati concreti e prospettive future

I campioni prodotti hanno raggiunto una durezza superiore ai 1400 HV, un valore che colloca il materiale appena sotto diamante e zaffiro nella scala dei materiali più resistenti usati nell’industria. E soprattutto, senza difetti strutturali rilevanti. Non è poco, considerando che si parla di un processo di stampa 3D e non di una lavorazione tradizionale consolidata da decenni.

Come ha spiegato Keita Marumoto, professore assistente a Hiroshima, l’approccio di formare materiali metallici ammorbidendoli anziché fondendoli completamente rappresenta qualcosa di genuinamente nuovo. E non si applica solo ai carburi cementati: potenzialmente, la stessa logica potrebbe estendersi ad altri materiali difficili da lavorare.

I prossimi passi riguardano la riduzione delle cricche durante la fabbricazione e la possibilità di creare forme più complesse. L’obiettivo dichiarato è arrivare a stampare in 3D utensili da taglio funzionali, riducendo drasticamente lo spreco di tungsteno e cobalto. Due risorse costose, strategiche e sempre più difficili da reperire. Insomma, la stampa 3D del carburo di tungsteno non è ancora pronta per la produzione di massa, ma il punto di partenza è solido. E le implicazioni industriali sono enormi.

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