Sono nati i minuscoli cristalli che promettono di accelerare le comunicazioni del futuro, basate sulle tecnologie quantistiche capaci di sfruttare le regole bizzarre che valgono nel mondo dell’infinitamente piccolo.
Il risultato, che promette di avvicinare le future tecnologie quantistiche, si deve alla collaborazione tra il gruppo del dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze guidato da Francesco Biccari, il gruppo dell’università Sapienza di Roma e l’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).
La tecnica che ha permesso di ottenere i nanocristalli consiste in una sorta di scrittura laser che controlla sia la posizione sia la lunghezza d’onda della luce emessa. Averli realizzati, rileva l’università di Firenze in una nota, è un passo in avanti notevole, anche se la strada da percorrere per realizzare su larga scala i dispositivi quantistici “è ancora molto lunga”.
I cristalli sono così piccoli da emettere una sola particella di luce (fotone) alla volta, sono descritti sulla rivista Advanced Materials. I nanocristalli realizzati dai ricercatori italiani sono i cosiddetti quantum dot (punti quantici) e sono considerati la base per moltissime tecnologie, dalle comunicazioni all’ottica, ai futuri computer superveloci o la diagnosi per immagini per la biomedicina.
Lo sviluppo di questo metodo rappresenta “un significativo passo in avanti per la realizzazione di circuiti fotonici completamente integrati, utili per le future tecnologie quantistiche”, ha osservato Biccari.
Il vantaggio dei minuscoli cristalli, osserva Biccari, è che “gli elettroni del materiale, risentendo delle piccole dimensioni in cui sono costretti, dell’ordine di pochi nanometri, mostrano effetti quantistici molto evidenti”. Uno di questi, per esempio, è la “capacità di emettere un singolo fotone per ogni impulso ottico o elettrico ricevuto, caratteristica che li rende particolarmente adatti alle tecnologie quantistiche”.
E’ la prima volta che viene realizzato qualcosa di simile e con una tecnica semplice. La tecnica italiana che permette di farlo si basa sulle proprietà del materiale semiconduttore (arseniuro-nitruro di gallio idrogenato) e sulla possibilità di focalizzare su una piccolissima parte di esso un fascio di luce laser, usando una fibra ottica con una punta delle dimensioni di circa 100 milionesimi di millimetro (nanometri).
La luce laser rimuove l’idrogeno nella zona illuminata creando i punti quantici; la possibilità di muovere la punta come si vuole permette di ottenere nanocristalli delle dimensioni volute e con diverse lunghezze d’onda.