Dalla fisica quantistica ai dispositivi intelligenti
La parte eccitonica dei polaritoni consente loro di interagire in modo forte con ciò che li circonda, dando luogo a fenomeni non lineari per gli elettroni. D’altro canto, la parte fotonica riduce la ripresa del comportamento classico, consentendo loro di portare informazioni con una perdita di dati minima. Oltre ad avere grande interesse scientifico, i polaritoni hanno la potenzialità di realizzare dispositivi optoelettronici, sfruttando effetti quantistici collettivi a temperatura ambiente. Il nuovo campo della polaritonica sta emergendo come alternativa molto promettente ai dispositivi puramente fotonici ed elettronici. Il progetto EPOQUES (“Exciton-polariton optoelectronic and quantum employment in semiconductors”), finanziato dall’UE, si è concentrato sui fenomeni relativi ai polaritoni nei pozzi quantici e nei condensati di polaritoni. Nei due anni di vita del progetto, sono stati fatti importanti passi avanti in entrambe le direzioni. I ricercatori di EPOQUES hanno sviluppato un nuovo approccio per la modulazione spaziale della luce che fa uso delle interazioni tra eccitoni confinati in una struttura di semiconduttore a strati. Variando le energie degli eccitoni con piccoli campi elettrici, è possibile controllare l’intensità e la fase della luce riflessa. Questo nuovo approccio fungerà da base per reticoli olografici. Inoltre, i ricercatori di EPOQUES hanno ottenuto una migliore conoscenza dei fenomeni causati dall’accoppiamento spin-orbita in un gas coerente di cosiddetti eccitoni indiretti. In particolare, hanno esplorato il trasporto di spin in eccitoni formati in pozzi quantici con l’intenzione di progettare dispositivi spintronici avanzati che fanno affidamento sui lunghi tempi di vita di queste quasiparticelle. La ricerca sui condensati di polaritoni si è concentrata sul trasporto di particelle su distanze macroscopiche e sull’aumento dell’intensità del condensato durante il viaggio. La lista dei risultati del progetto EPOQUES non si limita all’uso pratico dei polaritoni come ingredienti base di amplificatori ottici e circuiti logici. È stata sviluppata una serie di strumenti teorici per descrivere le interazioni tra i polari toni, presentata in articoli scientifici pubblicati in riviste specializzate. I risultati di EPOQUES sono interessanti per la comunità accademica così come per i laboratori di ricerca industriale, e allo stesso tempo contribuiscono a mantenere il ruolo di leader dell’Europa in questo campo.
Parole chiave
Polaritoni, dispositivi optoelettronici, eccitone-polaritone, semiconduttori, trasporto di spin