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6 Febbraio 2019
12:23

Creato il “liquido di elettroni”, un nuovo stato della materia: ecco a cosa potrebbe servire

Bombardando un sottilissimo strato di un materiale superconduttore con impulsi laser ad alta velocità, i ricercatori dell’Università della California di Riverside hanno ottenuto a temperatura ambiente un incredibile fluido di elettroni. Il materiale potrebbe permettere applicazioni rivoluzionarie, dalla lotta al cancro alla comunicazione nello spazio.
A cura di Andrea Centini
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Credit: QMO Lab, UC Riverside
Credit: QMO Lab, UC Riverside

Ottenuto in laboratorio un nuovo, incredibile stato della materia, un fluido di elettroni che potrebbe avere una moltitudine di applicazioni futuristiche; dalla lotta al cancro, alle comunicazioni nello spazio, passando per le componenti degli attesi computer quantistici fino al rilevamento di armi nascoste. A crearlo è stato un team di ricerca americano composto da scienziati del Dipartimento di Fisica e Astronomia e del Laboratorio di Materiali Quantistici Optoelettronica presso l'Università della California di Riverside. Gli scienziati, coordinati dal professor Nathaniel Gabor, direttore del laboratorio, avevano già ottenuto in precedenza liquidi di elettroni, ma sempre a temperature estremamente basse; in questo caso invece il fluido è stato creato a temperatura ambiente, il dettaglio fondamentale che lo rende eleggibile per moltissime applicazioni pratiche.

La scoperta. Ma come sono riusciti Gabor e colleghi a ottenere un materiale così stupefacente? Durante i loro esperimenti hanno utilizzato un “sandwich” di sottilissimi strati, composto dal semiconduttore ditelluride di molibdeno (molybdenum ditelluride) alternato a grafene. Lo spessore complessivo era poco più di quello di una molecola di DNA. Bombardando questo materiale con impulsi laser velocissimi, hanno notato che gli elettroni eccitati (carichi negativamente) si sono lasciati alle spalle delle cosiddette buche (cariche positivamente) e hanno iniziato a condensarsi in goccioline, non a comportarsi come un gas.

Proprietà incredibili. Il fluido di elettroni ottenuto è straordinario poiché opera in maniera super efficiente nella regione del terahertz nello spettro, che è compresa fra microonde e infrarossi. Le proprietà elettroniche del fluido potrebbero permettere di individuare tumori nella pelle e nelle cavità dentali; rilevare armi nascoste sotto i vestiti; verificare difetti nei farmaci; permettere velocissime comunicazioni nello spazio e offrire le basi per i computer quantistici. In aggiunta, esso rappresenta un ottimo modello per studiare fenomeni della fisica fondamentale. Benché si tratti di un materiale estremamente interessante, secondo il professor Iacopo Carusotto dell'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Ino-Cnr) c'è ancora moltissimo lavoro da fare per vederne all'opera i dispositivi tecnologici ipotizzati, considerati “abbastanza futuristici”. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sull'autorevole rivista scientifica specializzata Nature photonics.

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