Torino, 18 giugno 2024 – La fisica quantistica porta con sé una novità destinata a cambiare il modo di misurare la resistenza elettrica: si chiama memristor ed è un piccolo dispositivo che promette di rivoluzionare la metrologia, la scienza della misura. A firmare questo traguardo è un team internazionale guidato dall’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Inrim) di Torino. Il progetto, chiamato MemQuD, coinvolge quindici istituti e università europee e apre la strada a strumenti di misura più precisi, compatti e alla portata di tutti.
Memristor, il nuovo campione quantistico
Il memristor è un componente elettronico minuscolo, grande pochi nanometri, capace di cambiare la propria conducibilità in risposta a stimoli esterni. Gianluca Milano, ricercatore dell’Inrim e coordinatore del progetto, spiega: “Siamo agli inizi di una rivoluzione per la metrologia”. Fino a oggi, le unità di misura richiedevano esperimenti complessi e apparecchiature costose. Ora, invece, si punta su campioni naturali, che sfruttano effetti quantistici e si possono inserire direttamente sui microchip.
“Per la prima volta – dice Milano – abbiamo dimostrato che i memristor possono generare stati di resistenza precisi, legati a costanti universali della natura, senza bisogno di raffreddamenti estremi o campi magnetici forti”. Un dettaglio importante: il dispositivo funziona anche a temperatura ambiente, rendendo questa tecnologia molto più accessibile rispetto a quelle usate finora.
Dal mondo naturale agli standard su chip
Dal 2019, il Sistema internazionale delle unità di misura (SI) si basa sulle costanti fondamentali della natura. Il chilogrammo è legato alla costante di Planck, il metro alla velocità della luce, il secondo all’oscillazione dell’atomo di cesio. Per la resistenza elettrica, però, si usava ancora l’effetto Hall quantistico, che richiede temperature vicine allo zero assoluto e campi magnetici elevati. Un sistema affidabile, ma difficile da usare fuori dai laboratori specializzati.
I memristor cambiano le carte in tavola. Questi dispositivi possono essere programmati per avere valori di resistenza precisi e stabili, direttamente connessi alle leggi fondamentali della fisica. “La possibilità di inserire questi campioni su microchip – sottolinea Milano – apre scenari nuovi: potremo avere riferimenti primari direttamente dentro gli apparecchi elettronici di tutti i giorni”.
Metrologia più semplice e alla portata di tutti
Il vero vantaggio dei memristor è la loro facilità d’uso e il costo contenuto. Non servono più laboratori criogenici o magneti superconduttori: basta un chip minuscolo, grande meno di un millimetro. Dai primi esperimenti fatti all’Inrim e nei laboratori partner europei, la tecnologia mostra già una precisione e affidabilità pari agli standard attuali.
“Abbiamo lavorato anni su materiali e processi – racconta uno dei tecnici torinesi – e finalmente vediamo i risultati: chip che si possono produrre in serie e usare ovunque”. Una svolta che non riguarda solo la ricerca, ma anche l’industria elettronica e le applicazioni di tutti i giorni.
Cosa succederà adesso
Il progetto MemQuD va avanti con nuovi test e confronti tra i vari istituti europei coinvolti. L’obiettivo è arrivare a uno standard condiviso basato sui memristor entro i prossimi due anni. Nel frattempo, l’Inrim sta già collaborando con alcune aziende per portare questa tecnologia fuori dal laboratorio e sul mercato.
“Non è solo un fatto tecnico – conclude Milano – è anche un cambio di mentalità: stiamo cambiando il modo di pensare e fare le misure fondamentali”. Un cambiamento che parte da Torino, ma che presto potrebbe entrare in ogni dispositivo elettronico del futuro.