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30 settembre 2013

Università La Sapienza. Un micromondo di luce e metallo per comunicare senza limiti

Università degli Studi di ROMA La Sapienza – Allo studio i nano-materiali che consentono ai segnali luminosi ed elettrici di viaggiare su distanze macroscopiche senza incontrare ostacoli.
Onde Plasmoniche

Onde Plasmoniche

Numerose le applicazioni tecnologiche nel campo della trasmissione delle informazioni. La ricerca La Sapienza – Cnr – Università Rutgers Usa è pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology

Strati di metallo di pochi nanometri di spessore in cui si muovono elettroni senza massa: questi materiali, difficili anche solo da immaginare, sono stati studiati da un team di ricerca internazionale costituito da fisici della Sapienza di Roma, del CNR e dell’Università Rutgers  USA.
Le loro applicazioni tecnologiche possono consentire ai segnali luminosi ed elettrici di superare le barriere della difrazione e dell’attrito. La scoperta attiene a uno dei campi di ricerca emergenti nell’ambito delle nanotecnologie, la plasmonica, che studia le interazioni tra la radiazione elettromagnetica e i metalli.
Si tratta di un settore che sfrutta la capacità di onde collettive generate dagli elettroni nei metalli (i cosiddetti plasmoni) di far propagare un segnale, trasmettere informazioni e concentrare la luce su una dimensione più piccola della sua lunghezza d’onda superando, così, il limite di diffrazione. Grazie alle sue particolari proprietà, la plasmonica unita alle  nanotecnologie trova applicazione in diversi campi: dalla chimica, alla biologia, dall’elettronica all’informatica.
Tuttavia le proprietà delle onde plasmoniche nei metalli convenzionali presentano un limite: a temperatura ambiente degradano fortemente per effetto degli urti degli elettroni nel materiale che li ospita. Le ricerche attuali di plasmonica si sono allora concentrate sull’uso di nuovi sistemi, dalle proprietà straordinarie, quali il grafene e gli isolanti topologici. Quest’ultimi (tra i quali si può citare il Bi2Se3), sono isolanti elettrici nel loro interno ma presentano invece caratteristiche metalliche sulla superficie.
Il team di ricerca, coordinato da Stefano Lupi de La Sapienza ha investigato sugli isolanti topologici lo strato metallico di spessore di pochi nanometri (un miliardesimo di metro) che si forma spontaneamente sulla superficie di separazione tra il materiale (che è un isolante elettrico) ed il vuoto. Su quest’interfaccia si muovono elettroni senza massa (i cosiddetti elettroni di Dirac) che essendo protetti dagli urti per effetto della simmetria di inversione temporale, trasportano corrente elettrica in modo ottimale.
I ricercatori de La Sapienza hanno così dimostrato che i plasmoni formati dagli elettroni di Dirac negli isolanti topologici non subiscono effetti di degradazione delle loro proprietà e possono propagarsi, anche a temperatura ambiente, su distanze macroscopiche.
Questa scoperta a cui a preso parte La Sapienza, che è stata pubblicata su Nature Nanotechnology (Nature Nanotechnology (2013) doi:10.1038/nnano.2013.134), potrà aprire numerose applicazioni tecnologiche nella propagazione dei segnali e nell’ottica sotto il limite di diffrazione.
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