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Passi avanti grazie ad un nuovo materiale scoperto in Italia che appartiene alla famiglia cosiddetta dei "plasmonici"

Il mantello dell'invisibilità potrebbe non essere più pura fantasia: il trucco che permette al maghetto Harry Potter di diventare trasparente, potrebbe avere un suo corrispondente nel mondo della fisica, meno poetico e fantasioso forse, ma ricco di promesse interessanti. Uno studio appena pubblicato su Nature e nel quale l'Italia ha un ruolo di primo piano, è un nuovo passo in avanti in questo campo.

La ricerca, cui hanno partecipato studiosi di Stati Uniti, Danimarca e Spagna, descrive l'esperimento eseguito dal gruppo di Mario Rocca, del dipartimento di Fisica dell'università di Genova, del quale fanno parte Letizia Savio e Luca Vattuone. E' stato scoperto un nuovo tipo di eccitazione elettronica, chiamata ''plasmone acustico", sulla superficie di un materiale della famiglia dei ''materiali plasmonici", materiali le cui eccitazioni elettroniche (chiamate plasmoni) hanno una significativa probabilità di essere eccitate e di sopravvivere abbastanza a lungo da consentire applicazioni tecnologiche.

L'esistenza del plasmone acustico era stata prevista teoricamente, anni fa, dallo spagnolo Pedro Echenique e oggi questi oggetti suscitano viva attenzione per le possibili applicazioni in diversi campi. Permettono infatti di realizzare materiali che non esistono in natura, con proprietà ottiche singolari e un indice di rifrazione plasmabile quasi a volontà. '

'Con tali materiali è possibile realizzare lenti perfette, la cui risoluzione non è più limitata dalla lunghezza d'onda della luce utilizzata -osserva Rocca -. In prospettiva, rendono possibile far scorrere la luce intorno ad un oggetto rendendolo perfettamente invisibile''. Finora studiosi statunitensi sono riusciti a ottenere l'invisibilità in intervalli di lunghezza d'onda limitati intorno al millimetro, ma ''in linea di principio - prosegue Rocca - utilizzando materiali nanostrutturati questo è possibile anche per la luce visibile e si potranno nascondere anche oggetti di grandi dimensioni. Per ottenere queste caratteristiche è necessario che i metamateriali abbiano un indice di rifrazione della luce molto piccolo o negativo. Una caratteristica che si ottiene grazie a forti risonanze del gas di elettroni, come quella del plasmone acustico di cui abbiamo dimostrato l'esistenza".

Un'altra possibile applicazione è nell'elettronica delle altissime frequenze (dell'ordine dei teraHertz). Essa è resa possibile dalla dispersione lineare del plasmone acustico. Ciò significa che esso, contrariamente ai plasmoni ordinari, si propaga alla stessa velocità a tutte le frequenze, come fa la luce nel vuoto, ma mille volte più lentamente. ''Di conseguenza - prosegue - un segnale può essere in linea di principio convertito da luminoso ad elettronico e viceversa, con distorsione minima, permettendo di costruzione dispositivi opto-elettronici funzionanti a frequenze molto più elevate dei dispositivi elettronici attuali. Per questo sarà necessario disporre di materiali nanostrutturati su scala opportuna per consentire l'accoppiamento della luce con il plasmone''.

L'esperimento che ha dimostrato l'esistenza del plasmone acustico è stato eseguito su un cristallo di berillio, ma i ricercatori osservano che vi sono valide ragioni per ipotizzarne l'esistenza anche su altri metalli.''Il prossimo passo - conclude Rocca - sarà riuscire a modulare la velocità del plasmone per adattarla alle possibili applicazioni modificando le caratteristiche del materiale su cui è supportato".