Scoperta sulle cariche virtuali: uno studio italiano su Nature Photonics accelera la corsa ai dispositivi ottici del futuro

.Cosa accade dentro un materiale quando viene colpito da impulsi luminosi ultrabrevi? A questa domanda ha risposto uno studio internazionale guidato dal Politecnico di Milano, appena pubblicato su Nature Photonics, che svela il ruolo cruciale delle cariche virtuali nei materiali isolanti.

Le cariche virtuali sono portatori di carica che esistono solo durante l’interazione con la luce, ma che condizionano in profondità la risposta dei materiali. Una scoperta che apre prospettive concrete verso l’elettronica ultrarapida, capace di operare mille volte più velocemente dei dispositivi attuali.

La ricerca, condotta in collaborazione con l’Università di Tsukuba, il Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter e l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr (Cnr-Ifn), ha studiato il comportamento del diamante monocristallino sottoposto a impulsi luminosi di pochi attosecondi (un miliardesimo di miliardesimo di secondo). La tecnica utilizzata, la spettroscopia a riflessione transiente su scala attosecondo, ha permesso di osservare transizioni “virtuali” tra le bande elettroniche, fino ad oggi trascurate.

“Il nostro lavoro dimostra che le eccitazioni di portatori virtuali, che si sviluppano in tempi dell’ordine di pochi miliardesimo di miliardesimo di secondo, sono indispensabili per prevedere correttamente la risposta ottica rapida nei solidi”, ha spiegato Matteo Lucchini, professore presso il Dipartimento di Fisica e autore senior dello studio e associato al Cnr-Ifn. “Questi risultati rappresentano un passo fondamentale per lo sviluppo di tecnologie ultraveloci nell’elettronica”, aggiunge Rocío Borrego Varillas (FOTO) , ricercatrice presso il Cnr-Ifn.

L’impatto? La possibilità di sviluppare dispositivi ottici come interruttori e modulatori a frequenze di petahertz, aprendo la strada a una nuova generazione di tecnologie in cui la luce guida l’elettronica con una velocità senza precedenti.

Lo studio è stato realizzato all’Attosecond Research Center (ARC) del Politecnico di Milano, nell’ambito dei progetti europei e nazionali ERC AuDACE e MIUR FARE PHorTUNA.

immagine credits Polimi