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Novembre-Dicembre 2025 Automazione e Strumentazione Primo piano 18 DOSSIER Ultra chip Come abbiamo preannunciato, anche il settore che ha iniziato con successo la corsa alla minia- turizzazione, quello dei microchip a semicon- duttori, non ha per nulla fermato la sua avanzata verso il nanomondo, anzi si intravvedono nuovi traguardi che andranno a sostenere e potenziare il processo di digitalizzazione totale in atto. Per comprendere meglio gli avanzamenti nel set- tore dei microchip possiamo partire da una rico- gnizione dei limiti degli attuali semiconduttori al silicio ed esplorare le soluzioni alternative in atto o in gestazione. Un primo limite riguarda le dimensioni: al di sotto dei 5 nm il canale di silicio diventa così sottile che gli elettroni possono attraversare le barriere di potenziale per effetto tunnel, cau- sando perdite di corrente. Qui vengono in aiuto i nuovi materiali: come il grafene, il solfuro di molibdeno (MoS 2 ) e altri semiconduttori 2D che hanno spessori ‘atomici’, ideali per canali ultra- sottili con mobilità elettronica elevata; o anche come i nanotubi di carbonio, che possono sosti- tuire o affiancare il silicio in transistor ultraden- si. Un altro limite è relativo al riscaldamento e alla dissipazione: più transistor per unità di su- perficie significano maggiore densità di poten- za e difficoltà a dissipare il calore. Ecco allora il vantaggio delle architetture innovative. Come i FinFet (Field-Effect Transistor) dove il canale è una sottile struttura verticale che ricorda una pinna; o i GAAFet ( Gate-All-Around ), dove il gate circonda il canale per migliorare il controllo elettrostatico; in entrambe i casi si ottiene una ri- duzione del leakage di corrente. O ancora col ri- corso ai Nanoribbon , sottili strisce di materiali 2D usate come canali controllabili con alta pre- cisione. Un altro problema che incide sulle pre- stazioni dei semiconduttori sono le pur minime impurità o disallineamenti, che alla scala atomi- ca possono diventare rilevanti. Qui sono le tecni- che bottom-up di Auto-assemblaggio molecolare che vengono in soccorso organizzando spontane- amente i materiali con precisione nanometrica. Ci sono poi limiti della litografia: la fotolitogra- fia ottica tradizionale non riesce a incidere pat- tern sotto certi limiti di lunghezza d’onda, ren- dendo difficile la miniaturizzazione continua. Sono però ormai disponibili tecniche di litogra- fia avanzata EUV (Extreme Ultraviolet Litho- graphy) che consentono di operare a 13,5 nm di lunghezza d’onda , spingendo i limiti dell’incisio- biente circostante per completare vari compiti, come la fabbricazione su scala nanometrica, la diagnostica o la terapia”. Il progetto nasce dalla considerazione che fi- nora la ricerca sulle nanomacchine ha prodotto dispositivi singoli: “mancano in modo eviden- te sistemi molecolari programmabili realmente modulari, progettati per ricevere input moleco- lari (DNA, RNA, proteine o piccole molecole) e svolgere compiti distinti, come la produzione molecolare o l’azione terapeutica, in funzione di questi input”. L’obiettivo di Pronano è di realiz- zare nanostrutture cooperanti e computazionali: un quadro modulare di nanoparticelle autoas- semblanti in grado di eseguire operazioni logi- che in funzione del legame con altre particelle. Il risultato dovrebbe essere “una piattaforma per la realizzazione di nanomateria programmabile: verrà creato un insieme universale programma- bile di nanoparticelle con comportamento codi- ficato per arrivare all’autoassemblaggio di strut- ture complesse distinte grazie a input molecolari arbitrari”. Si apriranno così “nuove possibilità nella nanocostruzione, come la creazione di mo- delli di circuiti elettronici 3D, fabbriche mole- colari (ribosomi artificiali) e l’interfacciamento della nanotecnologia con organismi viventi (co- me la reazione attiva della nanomateria a protei- ne specifiche su superfici virali o batteriche). Le nanotecnologie permetteranno di incrementare le prestazioni dei semiconduttori, superando i limiti attuali anche a livello di componente, oltre che di processo