Computer dotati di porte logiche ottiche sostenibili grazie al basso consumo energetico, ma anche computer ottici di spessore nanometrico e sensoristica innovativa ultra-sensibile: sono queste le innovazioni che le nuove prospettive di ricerca aperte da un team internazionale coordinato dal Politecnico di Milano in collaborazione con la University of Sheffield (UK) potranno portare nel prossimo futuro.
I ricercatori hanno osservato, infatti, come l’effetto del tunnel quantistico di elettroni fra due strati adiacenti di materiali semiconduttori di spessore atomico ne modifica drasticamente la trasparenza se vengono illuminati con luce laser, lo studio è stato recentemente pubblicato sulla prestigiosa Nature Communications.
Più in dettaglio il team di ricerca ha osservato gli effetti di un “trasporto” bidirezionale di elettroni da un materiale bidimensionale – spesso pochi atomi – ad un altro, questo fenomeno è detto tunnelling quantistico. Nel trasferimento gli elettroni risultano delocalizzati tra i due strati e si trovano a dover competere con gli elettroni già presenti nel singolo strato per occupare lo stesso stato energetico. Inoltre, se lo stato energetico è già occupato, anche l’assorbimento di luce sarà impedito. Questo fenomeno segue il principio della fisica quantistica detto Principio di esclusione di Pauli. Il processo può modificare drasticamente le proprietà ottiche dei materiali utilizzati in particolare aumentandone la trasparenza grazie all’utilizzo di luce laser.
In conclusione, la competizione tra elettroni genera una drastica diminuzione della capacità di assorbire la luce da parte del materiale e ne aumenta la trasparenza indotta da impulsi laser.
L’osservazione di queste proprietà rappresenta certamente l’apertura di nuove prospettive di ricerca nei campi della fotonica e della fisica dei materiali aprendo nuove prospettive nelle scienze dei materiali per future applicazioni nel campo della computazione ottica e quantistica.
Il lavoro (Interspecies exciton interactions lead to enhanced nonlinearity of dipolar excitons and polaritons in MoS2 homobilayers di C. Louca et al.) è stato coordinato dal Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano e dalla Università di Sheffield (UK). Vi hanno collaborato anche ricercatori delle Università di Manchester ed Exeter (UK).
È stato parzialmente finanziato dall’Unione Europea su fondi Graphene Flagship – progetto “GrapheneCore3” gestito dal Prof. Giulio Cerullo e sul progetto Marie Curie Individual Fellowship “Enosis” gestito dal Dr. Armando Genco.
