Elettronica più veloce e più potente: Un nuovo metodo per controllare la luce terahertz potrebbe trasformare l'elettronica

In una svolta, i ricercatori dell'Istituto Nanoscienze del CNR hanno dimostrato un nuovo modo per sintonizzare con precisione il comportamento della luce e degli elettroni nella gamma di frequenze terahertz (THz) - una parte poco esplorata dello spettro elettromagnetico. Questo risultato, illustrato nella rivista Light: Science and Applications, potrebbe portare a dispositivi sintonizzabili ed efficienti dal punto di vista energetico per un'ampia gamma di applicazioni, dalla comunicazione ultraveloce all'informatica quantistica.

Sebbene la luce possa essere utilizzata per trasmettere informazioni nei dispositivi su scala nanometrica, gli scienziati hanno dovuto affrontare la sfida di confinare e guidare la luce su scala nanometrica a causa della sua lunghezza d'onda relativamente grande. Questa nuova ricerca si è concentrata sulle onde ibride chiamate Dirac plasmon polaritons (DPPs), che possono essere schiacciate in spazi centinaia di volte più piccoli della loro lunghezza d'onda naturale.

Per ottenere questo risultato, i ricercatori hanno progettato una classe speciale di materiali chiamati isolanti topologici. Hanno creato minuscole strisce accoppiate lateralmente (metaelementi) da un materiale avanzato chiamato _Bi2Se3 epitassiale. Regolando con precisione gli spazi microscopici tra queste strisce, il team di ricerca ha potuto manipolare la lunghezza d'onda delle onde THz.

Gli studi hanno dato due risultati positivi. Il team è riuscito ad accorciare la lunghezza d'onda del 20% e, allo stesso tempo, le onde hanno coperto circa il 50% in più di distanza prima di perdere una quantità critica di energia. Questi due risultati affrontano le principali sfide che hanno ostacolato l'adozione dei DPP nelle applicazioni reali.

Questo livello di controllo sulla luce THz potrebbe consentire lo sviluppo di dispositivi in grado di trasmettere dati a velocità superiori rispetto a quelle disponibili nei dispositivi attuali. Potrebbe anche aprire le porte a una nuova era nell'informatica quantistica, nell'imaging medico e nella fotonica.