Il Gallio nitruro (GaN) è un materiale semiconduttore a banda larga derivato da gallio e azoto, ampiamente utilizzato nelle insegne LED sin dagli anni '90. Recentemente, però, la sua applicabilità si sta espandendo oltre l'illuminazione: infatti, il GaN sta trovando impieghi significativi anche nel campo dei semiconduttori e delle energie rinnovabili.
Una ricerca condotta dall'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) del Dipartimento dell'Energia degli USA ha dimostrato che i transistor in GaN sono particolarmente efficaci nell'ambiente ad alta radiazione dei reattori nucleari. Sperimentati vicino al nucleo di un reattore nucleare presso la Ohio State University, questi transistor hanno mantenuto la loro operatività perfino in condizioni estreme, sopportando temperature fino a 125 gradi Celsius e dosi di radiazione almeno 100 volte superiori a quelle che i dispositivi in silicio possono sopportare.
La cosa divertente? Apple lo usa da svariati anni: il suo primo impiego era nel caricatore del MacBook Pro nel 2021, e persino tutti i carica batterie dell'iPhone 15 lo contengono.
A cosa serve in realtà il GaN?
Questa scoperta è di vitale importanza per le centrali nucleari, dove un monitoraggio delle condizioni precoce e preciso può prevenire guasti agli impianti e fermi non programmati del reattore. Attualmente, i sistemi di monitoraggio utilizzano elettronica basata su silicio connessa attraverso lunghi cavi, che può introdurre disturbi e ridurre l'accuratezza delle misurazioni.
"Il nostro lavoro rende la misurazione delle condizioni all'interno di un reattore nucleare in funzione più robusta e accurata," ha commentato Kyle Reed, ricercatore principale di ORNL.
Oltre ai reattori tradizionali, anche i microreatori potrebbero beneficiare dei transistor in GaN. Questi dispositivi, che generano quantità di energia minori e richiedono componenti compatti e resilienti, potrebbero essere impiegati in siti come basi militari o zone colpite da catastrofi naturali.
Il GaN, che è disponibile commercialmente da circa un decennio, ha dimostrato di avere un potenziale ancora inesplorato. "Stiamo aprendo diverse nuove vie per l'uso del nitruro di gallio, così da poter iniziare a creare una domanda di mercato più ragionevole per investimenti, ricerca e sviluppo del personale per sottoclassi di elettronica oltre a quella di grado consumer," ha concluso Reed.