Luce confinata nello spazio di un atomo: nuovo record grazie al grafene

Rappresentazione artistica della luce schiacciata tra il metallo e il grafene (credito: ICFO)

Un nuovo record per quanto riguarda la distanza più breve fatta coprire artificialmente dalla luce è stato registrato da un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Scienze Fotoniche di Barcellona (ICFO). I ricercatori sono stati in grado di raggiungere il livello massimo di confinamento della luce racchiudendola in uno spazio delle dimensioni di un atomo, sostanzialmente il più piccolo spazio possibile (ad oggi).
Una scoperta del genere potrebbe aprire nuovi scenari nell’elettronica per quanto riguarda la composizione di interruttori ottici ultra piccoli nonché di rivelatori e sensori.

Si tratta di un settore della ricerca che si sta diffondendo sempre di più negli ultimi anni in tutti i laboratori di fotonica e di elettronica del mondo. Gli scienziati sono alla ricerca sempre di più di modi per confinare la luce in spazi ridottissimi, estremamente piccoli, finanche a livello atomico.
Tuttavia gli stessi ricercatori hanno dovuto superare non pochi problemi di cui il principale è quello relativo al limite di diffrazione: è possibile comprimere la luce al di sotto della scala della lunghezza d’onda ma si perde sempre più energia per ottenere l’isolamento.

A tal proposito i ricercatori hanno utilizzato il grafene, il materiale dei miracoli. Hanno costruito una nuova struttura nano-ottica con un mono strato di grafene, che va ad agire come semi-metallo, su cui hanno impilato un monostrato esagonale di nitruro di boro, che funge da isolante. Sopra quest’ultimo hanno poi posto piccole barre metalliche. I grafene riesce a guidare la luce con i plasmoni, stati di oscillazione degli elettroni.

David Alcaraz Iranzo, uno degli autori dello studio, specifica: “All’inizio stavamo cercando un nuovo modo per eccitare i plasmoni di grafene. Poi abbiamo scoperto che il confinamento era più forte di prima e che le perdite addizionali erano minime. Così abbiamo deciso di andare al limite di un atomo con risultati sorprendenti”.
Questa scoperta potrebbe consentire la realizzazione di nuovi dispositivi opto-elettronici con lo spessore di un nanometro.

Fonti e approfondimenti



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