Si chiamano Quantum Dots (punti quantistici) e sono cristalli di pochi milionesimi di millimetro, il cui studio sta coinvolgendo tutti i più grandi poli mondiali di ricerca.
I quantum dots includono dei semiconduttori, ovvero materiali che in particolari condizioni (come l’aumento di temperatura) sono in grado di condurre corrente elettrica, ragione per la quale sono alla base di dispositivi elettronici e sono utilizzati per la trasmissione delle informazioni. Per tutte queste proprietà sono studiati e utilizzati nei laser e potrebbero diventare armi precisissime per colpire le cellule tumorali.
Inoltre, sebbene i primi esempi di computer quantistico e di crittografia quantistica siano stati già ampiamente e variamente descritti, per la loro realizzazione su larga scala è verosimile che si debbano attendere ancora anni.
I ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia coordinati da Francesco Biccari – in collaborazione con il gruppo dell’Università la Sapienza di Roma guidato da Marco Felici e il gruppo dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR di Roma guidato da Giorgio Pettinari – hanno dimostrato la possibilità di creare dei quantum dot grazie a una semplice tecnica di scrittura laser che permette di controllarne sia la posizione che la lunghezza d’onda della luce emessa con un elevato livello di precisione.
“Nei quantum dot gli elettroni del materiale, risentendo delle piccole dimensioni in cui sono costretti, dell’ordine di pochi nanometri, mostrano effetti quantistici molto evidenti – spiega Biccari. -Uno di questi effetti è la capacità di emettere un singolo fotone per ogni impulso ottico o elettrico ricevuto, caratteristica che li rende particolarmente adatti alle tecnologie quantistiche”.
“La nostra tecnica per fabbricare quantum dot – prosegue il ricercatore – si basa sulle proprietà di un materiale semiconduttore, l’arseniuro-nitruro di gallio idrogenato (GaAsN:H), e sulla possibilità di focalizzare su una piccolissima porzione di esso un fascio di luce laser, usando una fibra ottica dotata di una punta di circa 100 nanometri (nell’immagine in basso). La luce laser permette di rimuovere l’idrogeno nella zona illuminata, creando così dei quantum dot di GaAsN in una matrice di GaAsN:H. La possibilità di muovere la punta a piacimento consente di fabbricare i quantum dot con una precisione migliore di 100 nanometri e, regolando la potenza del fascio laser e il tempo di esposizione, è possibile variare la loro dimensione e quindi, di conseguenza, la loro lunghezza d’onda di emissione. Lo sviluppo di questo metodo rappresenta dunque – conclude Francesco Biccari – un significativo passo avanti per la realizzazione di circuiti fotonici completamente integrati, utili per le future tecnologie quantistiche”.
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