Nuovo esperimento offre informazioni sui sistemi in nanoscala
Attraverso l'impiego di nuove tecnologie ottiche, un'équipe internazionale di ricercatori ha potuto osservare le interazioni che avvengono all'interno di sistemi in nanoscala. I risultati di questo nuovo esperimento di spettroscopia laser ad alta risoluzione, condotto presso il Centro di nanoscienza dell'Università Ludwig-Maximilians (LMU) di Monaco (Germania), sono stati pubblicati sul numero in corso della prestigiosa rivista «Nature». Misurando i fotoni dispersi da un singolo punto quantico, una nanostruttura di semiconduttori, e aumentando l'intensità del laser affinché l'assorbimento ottico del punto si saturasse, gli scienziati sono stati in grado per la prima volta di individuare le debolissime interazioni tra la materia e ciò che la circonda grazie al cosiddetto effetto Fano. Tale effetto modifica il modo in cui un atomo o una molecola assorbono la luce o le radiazioni, spiega Sasha Govorov, un fisico teoretico dell'Università dell'Ohio, nonché uno degli autori dello studio. Questo accade quando un discreto stato quantico, un atomo o una molecola, interagisce con uno stato continuo del vuoto o con la vasta quantità di materia che lo circonda. Il principio di indeterminazione di Heisenberg disturba spesso l'osservazione dell'effetto Fano all'interno di sistemi in nanoscala, in modo tale che l'interazione tra il sistema e ciò che lo circonda non può essere rilevata. Tale principio è un concetto di fisica quantistica che afferma che quanto più precisamente viene data la posizione di una particella, tanto meno precisamente si potrà determinare il suo moto e viceversa. Data la piccola dimensione del sistema, è impossibile determinare con precisione entrambi i fattori simultaneamente. «La nostra teoria suggerisce che l'effetto Fano non lineare, e il procedimento ad esso associato, possono essere potenzialmente applicati a una vasta quantità di sistemi fisici al fine di rilevare le più deboli interazioni», afferma Govorov. «Possiamo esplorare nuove frontiere nel campo dell'ottica quantistica», aggiunge il professor Khaled Karrai dell'Università Ludwig-Maximilians. Lo studio è stato finanziato da diverse organizzazioni nazionali della Germania, del Regno Unito e degli Stati Uniti, nonché dell'Unione europea quale parte della rete di eccellenza SANDiE (Self-Assembled semiconductor Nanostructures for new Devices in photonics and Electronics, Nanostrutture autoassemblanti di semiconduttori per nuovi dispositivi in fonetica ed elettronica), che riceve complessivamente 9,2 Mio EUR a titolo del Sesto programma quadro (6°PQ). SANDiE, una rete che riunisce 32 partner di 14 paesi, Stati membri e non dell'Unione europea, mira alla creazione di un approccio coesivo nei confronti della ricerca nel campo delle nanostrutture autoassemblanti di semiconduttori (SAN). Si ritiene che le SAN, quali punti quantici (QD) autoassemblati che si formano spontaneamente in circostanze specifiche quando la materia di semiconduttori si deposita su un substrato in pochi livelli, offrano un modo di ridurre ulteriormente le dimensioni dei dispositivi elettronici contenendo i costi di produzione.