Sapevate che la mina di una matita e un diamante sono fatti degli stessi identici atomi di carbonio? L'unica differenza è sulla disposizione degli atomi all'interno del materiale. Questo è solo uno di tantissimi esempi di come la struttura atomica di un materiale possa cambiarne enormemente le proprietà.
In questa puntata di Social Labs, Edoardo Albisetti, professore associato nel dipartimento di fisica del Politecnico di Milano, ci spiega come nel loro laboratorio manipolano gli atomi all’interno dei materiali con precisione altissima, per scoprire e studiare nuovi fenomeni fisici. Fenomeni che possono essere usati per costruire nuovi computer quantistici, oppure sistemi di calcolo che consumano molta meno energia di quanto facciano adesso.
Per farlo, al Polimi hanno sviluppato una tecnica che si chiama nano-ingegnerizzazione di fase. Si parte dal materiale di cui si vogliono manipolare le proprietà e si focalizza su di esso un fascio laser che scalda un punto piccolissimo del materiale (qualche milionesimo di mm) ad altissima temperatura. Questo riscaldamento locale riesce a rompere i legami che tengono insieme gli atomi, che quindi possono muoversi e andare ad occupare posti diversi all'interno del materiale, cambiandone le proprietà.
Questo metodo si può usare per esempio per trasformare il comportamento di un materiale da isolante a conduttore elettrico, e quindi "scrivere" circuiti elettronici piccolissimi (nanometrici), come quelli che abbiamo nei computer, per controllare il flusso di elettroni nel materiale.
In quest'ambito, al momento, nel laboratorio PhyND del Politecnico di Milano si sta lavorando con i materiali superconduttori, cioè quelle sostanze che hanno l’incredibile proprietà di permettere un passaggio degli elettroni senza opporre resistenza. In pratica, la corrente scorre senza dissipare alcuna energia sotto forma di calore. Questi materiali sono i componenti base dei circuiti elettronici nei computer quantistici. Realizzare questi circuiti è di solito molto complesso ed è per questo che al Polimi si sta lavorando per realizzare circuiti illuminando semplicemente il materiale con il fascio laser. Un lavoro che permetterà in futuro di sviluppare nuove e interessanti funzionalità nei computer quantistici.
La ricerca è finanziata dal Ministero dell’Università e della Ricerca e dall’European Research Council nell’ambito del progetto “B3YOND”, “Beyond nanofabrication via nanoscale phase engineering of matter”.