Illuminotecnica rivoluzionaria: scoperte nuove strade nella ricerca sui materiali!

Illuminotecnica rivoluzionaria: scoperte nuove strade nella ricerca sui materiali!

Un team di fisici dell'Università di Costanza, guidato da Davide Bossini, ha sviluppato un metodo straordinario che consente di modificare le proprietà dei materiali utilizzando la luce. Questa tecnica innovativa mira a eccitare gli stati magnetici nei materiali, che potrebbero rivoluzionare la trasmissione e l'archiviazione di informazioni a temperatura ambiente nell'ordine dei terahertz. Questo potrebbe essere cruciale per il futuro delle tecnologie dei dati.

Il processo si basa su cristalli ampiamente disponibili e coltivati ​​naturalmente, in particolare ematite, e non richiede materiali rari. Questa ricerca, pubblicata nel giugno 2025, è stata presentata in dettaglio sulla rivista “Science Advances”. L’idea di utilizzare i magnoni, le eccitazioni di spin collettive nei materiali magnetici, come portatori di informazioni soddisfa la crescente domanda di nuove tecnologie per elaborare grandi quantità di dati.

Innovazioni tecnologiche attraverso i magnoni

Fino ad ora, i magnoni potevano essere eccitati solo nei loro stati di frequenza più bassi. Tuttavia, il nuovo processo consente un controllo preciso della frequenza, dell’ampiezza e della durata di queste particelle quantistiche. Ciò avviene attraverso l'eccitazione ottica diretta delle coppie di magnoni, che si traduce in cambiamenti non termici nelle proprietà magnetiche del materiale. Bossini descrive questo fenomeno come una modificazione temporanea del “DNA magnetico” del materiale.

L'ematite, il materiale utilizzato, ha un interessante significato storico poiché un tempo veniva utilizzata nella navigazione marittima per le bussole. I risultati della ricerca suggeriscono che i condensati di Bose-Einstein indotti dalla luce provenienti dai magnoni ad alta energia sono possibili a temperatura ambiente. Ciò potrebbe consentire la ricerca sugli effetti quantistici senza un raffreddamento complesso.

Supercorrenti a temperatura ambiente

Una ricerca separata ma correlata condotta da fisici guidati dal professor Dr. Burkard Hillebrands presso l'Università tecnica di Kaiserslautern ha recentemente raggiunto una svolta decisiva. Sono stati in grado di rilevare per la prima volta una supercorrente di magnoni a temperatura ambiente. In questo studio sono stati coinvolti anche fisici teorici provenienti da Israele e Ucraina. Questi risultati potrebbero aumentare significativamente l’efficienza della futura elaborazione dei dati.

Questi nuovi superconduttori presentano fenomeni quantistici che normalmente si verificano solo a temperature inferiori allo zero. Hillebrands evidenzia l'importante ruolo degli stati quantistici macroscopici nella tecnologia futura, mentre i ricercatori utilizzano i condensati di Bose-Einstein per esplorare le leggi del mondo quantistico legate alle supercorrenti.

In quanto particelle quantistiche di onde di spin nei materiali magnetici, i magnoni sono facili da creare, modificare e rilevare, consumando anche poca energia. Questo progresso apre nuove applicazioni nella ricerca di base e potrebbe rappresentare un'alternativa alle tecnologie convenzionali dei semiconduttori.

Fisica quantistica e nuovi materiali

Inoltre, un gruppo di ricerca internazionale, tra cui l’Università di Würzburg, ha sviluppato una forma speciale di superconduttività che potrebbe potenzialmente far avanzare lo sviluppo dei computer quantistici. I superconduttori sono noti per condurre l'elettricità senza resistenza, rendendoli candidati ideali per componenti elettronici in dispositivi ad alta tecnologia.

Il gruppo di ricerca ha costruito un componente ibrido costituito da un superconduttore stabile e un isolante topologico. Questa combinazione consente alle proprietà superconduttrici di essere controllate con precisione da campi magnetici esterni, portando a uno stato esotico in cui coesistono superconduttività e magnetismo. Questo nuovo design potrebbe stabilizzare i bit quantistici, offrendo prospettive promettenti per i futuri computer quantistici.

Le scoperte nel campo della fisica quantistica e dei nuovi materiali da parte dei diversi gruppi di ricerca dimostrano che la scienza è a una svolta. Le scoperte sui magnoni e sui superconduttori offrono non solo spunti sulla fisica fondamentale, ma anche applicazioni pratiche che potrebbero cambiare il modo in cui i dati verranno elaborati in futuro.

Questa importante ricerca fa parte di progetti più ampi sostenuti da varie istituzioni e programmi di finanziamento, come il Cluster of Excellence ct.qmat presso l'Università di Würzburg e la Fondazione tedesca per la ricerca (DFG). La collaborazione tra ricercatori internazionali potrebbe aprire la strada a tecnologie innovative nell’elaborazione dei dati e nell’informatica quantistica. Ulteriori dettagli su questo lavoro possono essere trovati nelle pubblicazioni originali dei relativi gruppi di ricerca.

Per ulteriori informazioni leggere i rapporti di Università di Costanza, Chemie.de E Università di Würzburg.