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Diamanti nello spazio

Diamanti nello spazio

Al via il progetto ReMida per l’impiego del diamante sintetico nella realizzazione di amplificatori per lo spazio

Redazione 29 giugno 2018

Con l’obiettivo di ridurre il peso, e conseguentemente il costo di lancio, di satelliti e carichi utili, cresce nell’ambito delle tecnologie spaziali l’esigenza di ridurre le dimensioni dei loro componenti. La realizzazione di amplificatori sempre più piccoli e leggeri basati sulla tecnologia a stato solido in grado di sostenere alte densità di potenza ed elevate frequenze di esercizio, strumenti sempre più rilevanti nell’ambito delle comunicazioni satellitari e dei radar, ha proprio questo obiettivo.

Il progetto di ricerca ReMida si propone di sviluppare una tecnologia basata sul diamante sintetico monocristallino idrogenato per applicazioni a microonde e di dimostrarne l’applicabilità sperimentale mediante lo sviluppo di amplificatori operanti a radiofrequenza. Gli studi affrontati durante il progetto verteranno a raggiungere l’ambizioso obiettivo finale della progettazione, realizzazione e caratterizzazione di amplificatori in diamante di basso rumore e alta potenza con elevata resistenza alle radiazioni ionizzanti, le quali possono generare danni permanenti sugli strumenti influenzandone il funzionamento e la vita utile.

Il diamante è un materiale caratterizzato da eccezionali proprietà fisiche, meccaniche, termiche ed elettroniche. Grazie a queste proprietà ed insieme ad una estrema resistenza alla radiazione, il diamante sembra essere, da un lato, il candidato ideale a operare in ambienti ostili e critici come quello spaziale e, dall’altro, il materiale più adatto a sostituire efficacemente i convenzionali semiconduttori utilizzati in elettronica (es. silicio (Si), arseniuro di gallio (GaAs), nitruro di gallio (GaN)) per la realizzazione di dispositivi ad alta potenza e ad alta frequenza operanti in tali contesti.

Il gruppo di ricerca è composto dal MECSA (Microwave Engineering Center for Space Applications) e dal CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche). Il primo è un consorzio interuniversitario che prende parte al progetto tramite le due unità dell’Università di Roma Tor Vergata (Dipartimenti di Ingegneria Elettronica e di Ingegneria Industriale) e del Politecnico di Torino. Il CNR partecipa invece attraverso l’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (IMM).

Grazie all’esperienza ed al know-how acquisiti dal team di ricerca sia nel campo della sintesi del diamante sintetico che nella realizzazione, caratterizzazione e modellizzazione di componenti microelettronici, insieme al costo contenuto dei diamanti sintetici prodotti e all’elevata riproducibilità del processo di fabbricazione, i nuovi prototipi sviluppati nel progetto potranno rappresentare dei validi candidati nella selezione della componentistica spaziale del futuro.

Non solo spazio però. Diverse applicazioni “a terra” beneficerebbero delle caratteristiche fisico-chimiche ed elettroniche uniche del transistor basato sul diamante, in particolare quelle che impiegano circuiti integrati a microonde in ambienti ostili come ad esempio gli impianti nucleari ma anche in apparati medicali dediti alla rilevazione di radiazioni.

 

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