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Creato un microscopio così potente da permettere di vedere la luce in movimento I ricercatori vogliono scoprire come migliorare la qualità di questi piccoli punti quantici su grandi superfici
Il primo microscopio della storia fu inventato verso la fine del 1500 e ingrandiva solo fino a 30 volte di più l’immagine rispetto all’obiettivo. Da allora la tecnologia ha fatto ovviamente grandi passi in avanti e oggi, per la prima volta, è stato creato un microscopio talmente potente da permettere di osservare la luce in movimento.
Si tratta dell’ultima svolta nel campo della scienza quantistica che ha consentito ad un team di scienziati israeliani del Technion-Israel Institute of Technology di sviluppare un potente microscopio elettronico in grado di fornire l’immagine più nitida mai prodotta della luce che si muove all’interno dei materiali. Questo nuovo dispositivo, infatti, permette l’osservazione diretta della luce all’interno di un cristallo fotonico, che cattura la luce in un modello diverso per ciascun colore.
«Con il nostro microscopio possiamo cambiare il colore e l’angolo della luce che illumina qualsiasi campione di nanomateriali e mappare le loro interazioni con gli elettroni, come abbiamo dimostrato con i cristalli fotonici», ha spiegato Ido Kaminer, professore presso l’Istituto israeliano di tecnologia che ha guidato il team.
Lo strumento è un microscopio elettronico a trasmissione ultrarapida unico nel suo genere. Con questa ricerca si apre un nuovo regno di possibilità per gli scienziati quantistici. I ricercatori, infatti, non solo ora potranno osservare i fenomeni che un tempo erano costretti a modellare o simulare, ma questa tecnica di microscopia consente anche di studiare le sfaccettature del comportamento di particelle come fotoni ed elettroni.
Precedenti studi che utilizzavano la microscopia per analizzare il comportamento quantistico erano più limitati. In effetti, gli scienziati avevano già sondato atomi o punti quantici, che però avevano una minore flessibilità nel modo in cui potevano rispondere all’energia degli elettroni. In questo nuovo studio pubblicato su Nature, invece, il team ha utilizzato cavità fotoniche, che essenzialmente sono cristalli nanoscopici in cui gli scienziati hanno potuto osservare direttamente elettroni e fotoni che fluivano liberamente al loro interno.
«Questa è la prima volta che possiamo effettivamente vedere la dinamica della luce mentre è intrappolata nei nanomateriali, piuttosto che fare affidamento su simulazioni al computer», ha affermato il ricercatore del Technion, Kangpeng Wang.
Secondo gli esperti, grazie a questa innovativa ricerca sarà presto possibile risolvere un problema critico nell’informatica quantistica. I qubit che memorizzano le informazioni nei computer quantistici, infatti, sono notoriamente soggetti a errori. Ora, invece, i ricercatori ipotizzano che la loro tecnica di intrappolamento della luce potrebbe renderli significativamente più stabili.
