Un team di fisici guidato dal Professor Dmitry Turchinovich dell’Università di Bielefeld, in collaborazione con ricercatori dell’Istituto Leibniz per la Ricerca sui Materiali e lo Stato Solido di Dresda (IFW Dresden), ha raggiunto una svolta significativa nella nanoelettronica che potrebbe trasformare le implementazioni hardware dell’intelligenza artificiale.
Lo studio, pubblicato su Nature Communications il 5 giugno 2025, dimostra un metodo innovativo per controllare semiconduttori sottili quanto un atomo utilizzando impulsi luminosi ultracorti a velocità mai viste prima. Il team ha sviluppato nanoantenne specializzate che convertono la luce terahertz in campi elettrici verticali all’interno di materiali bidimensionali come il disolfuro di molibdeno (MoS₂).
"Tradizionalmente, questi campi elettrici verticali, utilizzati per commutare transistor e altri dispositivi elettronici, vengono applicati tramite gating elettronico, ma questo metodo è fondamentalmente limitato da tempi di risposta relativamente lenti", spiega il Professor Turchinovich. "Il nostro approccio utilizza la luce terahertz stessa per generare il segnale di controllo all’interno del materiale semiconduttore, consentendo una tecnologia optoelettronica ultrarapida, guidata dalla luce e compatibile con l’industria, che fino ad ora non era possibile."
La tecnica permette il controllo in tempo reale delle strutture elettroniche su scale temporali inferiori al picosecondo – un trilionesimo di secondo – ovvero ordini di grandezza più veloci rispetto ai metodi di commutazione elettronica convenzionali. I ricercatori hanno dimostrato che sia le proprietà ottiche sia quelle elettroniche del materiale possono essere modificate selettivamente tramite questi impulsi luminosi.
Il dottor Tomoki Hiraoka, primo autore dello studio e borsista Marie Skłodowska Curie nel gruppo del Professor Turchinovich, ha avuto un ruolo chiave nell’implementazione sperimentale. Le complesse nanoantenne 3D-2D necessarie per produrre l’effetto sono state realizzate presso l’IFW Dresden da un team guidato dal dottor Andy Thomas.
Questa innovazione ha importanti implicazioni per l’hardware dell’IA, potenzialmente consentendo sistemi di calcolo molto più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico. Le capacità di commutazione ultrarapida potrebbero portare a nuove generazioni di dispositivi di controllo del segnale, interruttori elettronici e sensori fondamentali per applicazioni IA avanzate che richiedono velocità di elaborazione estreme.
La tecnologia mostra potenzialità di applicazione in diversi settori, tra cui la trasmissione dati ad alta velocità, architetture di calcolo avanzate, sistemi di imaging e tecnologie quantistiche – tutti componenti cruciali dell’infrastruttura IA di prossima generazione, che richiede capacità di elaborazione sempre più rapide.