Il gruppo di ricerca dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti \u201cEduardo Caianiello\u201d, in collaborazione con il Lawrence National Laboratory californiano, ha realizzato un micro-dispositivo in grado di creare \u201cvortici di luce\u201d: potr\u00e0 essere sfruttato per applicazioni nelle telecomunicazioni ottiche e quantistiche, nella crittografia e nella manipolazione di nanoparticelle.<\/p>\n
Ricercatori dell\u2019Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti del Consiglio nazionale delle ricerche di Napoli – Cnr-Isasi, con la collaborazione della Molecular Foundry – Lawrence National Laboratory di Berkeley, hanno ideato una nanostruttura per la manipolazione della luce che pu\u00f2 essere usata nei sistemi ottici di telecomunicazione, nella crittografia, nella manipolazione di particelle e in altre tecnologie laser e quantistiche.<\/p>\n
Il dispositivo \u00e8 descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Advanced Optical Materials: si tratta di un cristallo fotonico, una nanostruttura, cio\u00e8, che sfrutta i fotoni -le particelle della luce- per trasmettere una determinata informazione. \u201cTra le loro molteplici propriet\u00e0, i cristalli fotonici possono supportare particolari configurazioni del campo elettromagnetico in cui la luce, anzich\u00e9 propagarsi nello spazio rimane \u201cconfinata\u201d all\u2019interno del cristallo\u201d, spiega Gianluigi Zito (Cnr-Isasi), coordinatore della ricerca condotta sperimentalmente da Edoardo De Tommasi e Silvia Romano presso i laboratori di nanofotonica dell\u2019Istituto, e con il supporto teorico e computazionale di Vito Mocella e Fabrizio Sgrignuoli. \u201cTale configurazione \u00e8 nota come \u201cstato legato nel continuo\u201d, o Bound state in the continuum (BIC): la cosa interessante per le applicazioni quantistiche che sfruttano la luce \u00e8 il fatto che a tali stati pu\u00f2 essere associata una carica topologica mediante la quale comunicare una determinata informazione\u201d.<\/p>\n
\u00c8 a partire da queste premesse che il team \u00e8 riuscito a realizzare un dispositivo in grado di manipolare la luce attraverso \u201cvortici di luce\u201d, cio\u00e8 dei fasci di fotoni generati dalla carica topologica che, illuminando opportunamente il cristallo, si \u201cavvitano\u201d un numero di volte ben definite. \u201cCi sono casi in cui un\u2019onda luminosa pu\u00f2 \u201cavvitarsi\u201d su s\u00e9 stessa: questo \u00e8 uno dei modi in cui possiamo visualizzare un vortice di luce. Tali vortici vengono solitamente generati attraverso sistemi macroscopici, troppo grandi per un potenziale utilizzo pratico, quali lamine opportunamente ingegnerizzate o ologrammi: questo dispositivo invece, \u00e8 un chip dalle dimensioni migliaia di volte pi\u00f9 piccole, prodotto attraverso gli standard di fabbricazione della nanoelettronica\u201d.<\/p>\n
Il dispositivo realizzato \u00e8 in grado di generare vortici di luce caratterizzati da un distinto numero e \u201cverso\u201d di avvolgimenti del fronte d\u2019onda, a seconda delle condizioni di illuminazione. \u201cQuesti vortici possono trovare applicazione nella manipolazione di nanoparticelle, consentendone la rotazione in maniera controllata, o nelle telecomunicazioni, dato che al numero di avvitamenti del fronte d\u2019onda \u00e8 associata una specifica informazione. Avere un unico dispositivo al quale correlare informazioni diverse, a seconda di come venga interrogato dalla luce, potrebbe potenziare in maniera decisiva i sistemi ottici di telecomunicazione, inclusi quelli crittografici\u201d, aggiunge Edoardo De Tommasi (Cnr-Isasi).<\/p>\n
Il cristallo fotonico \u00e8 stato realizzato attraverso un raffinato processo di nano-litografia a fascio elettronico in grado di \u201cscavare\u201d un pattern regolare su uno strato ultrasottile di nitruro di silicio: il team italiano, con la collaborazione dei colleghi della Molecular Foundry, ha progettato e dimensionato il cristallo fotonico in maniera tale da generare vortici di luce il cui numero di avvolgimenti e verso dipende dall\u2019angolo di incidenza e dallo stato di polarizzazione del fascio di luce con cui si illumina il dispositivo, sfruttando le propriet\u00e0 topologiche dello \u201cstato legato nel continuo\u201d.<\/p>\n
Ulteriori applicazioni di questo dispositivo sono possibili per impartire propriet\u00e0 quantistiche in sistemi combinati con svariati nano materiali, di grande impiego oggigiorno nei chip fotonici.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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