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Sapienza: nuova fase della materia apre prospettive rivoluzionarie per l’alta tecnologia

Sapienza: nuova fase della materia apre prospettive rivoluzionarie per l’alta tecnologia

Scoperta molto importante per lo sviluppo di dispositivi tecnologici innovativi quella della Sapienza Università di Roma, che ha meritato la pubblicazione sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Communications: anche la materia allo stato solido ha una proprietà “morbida”, emergente dalla competizione delle fasi in cui possono trovarsi gli elettroni che la costituiscono.

Gli elettroni della materia “dura” possono infatti trovarsi in stati diversi (le “fasi”) che danno al materiale proprietà molto differenti: isolanti, conduttrici, superconduttrici, magnetiche ecc. I ricercatori stanno studiando con molto interesse i sistemi in cui riescono a convivere o a competere diverse fasi elettroniche, per indagare la possibilità di creare stati con proprietà nuove, potenzialmente molto utili in ambito applicativo.


Lo studio della Sapienza, condotto in collaborazione con il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), ha consentito di mettere in luce una “morbidezza elettronica” nel momento in cui fasi con diversa densità elettronica entrano in competizione creando fluttuazioni e disomogeneità nella materia: in questo modo gli elettroni possono essere ordinati per densità, proprio come avviene nei sistemi di materia soffice tradizionale, quella impiegata nei monitor “a cristalli liquidi” ad esempio.
sapienza1I ricercatori di Roma si sono focalizzati sui superconduttori ad alta temperatura, in cui due diversi stati elettronici entrano in competizione tra loro: lo stato in cui gli elettroni si vanno ordinando generando una proprietà magnetica isolante e lo stato in cui gli elettroni tendono a muoversi formando un metallo superconduttore. Lo studio ha messo in evidenza che in questa condizione viene a crearsi una nuova fase della materia, chiamata “ferro-nematica”, in cui la materia si polimerizza e gli elettroni si allineano in segmenti ordinati per direzione e verso, proprio come fanno i cristalli liquidi.


sapienza3“Le molecole oggetto della materia soffice tradizionale – spiega il fisico Marco Grilli (nella foto), docente di materia condensata alla Sapienza – si possono considerare come degli oggetti non quantistici e immaginarli come insiemi di atomi-palline, mentre gli elettroni nei solidi sono intrinsecamente quantistici e vanno immaginati come onde: per questo è sorprendente che abbiano proprietà così simili alle molecole; la cosa interessante che emerge dalle nostre ricerche è che questi fenomeni di morbidezza elettronica sembrano comuni e diffusi in materiali diversi, tanto da poter teorizzare una vera e propria nuova fase della materia”.

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“La conoscenza e la capacità di intervenire su questi stati della materia – continua Grilli, tra gli autori di un nuovo studio pubblicato su Nature Physics – aprirebbero una nuova direzione per la fisica della materia dura, in cui l’emergente materia elettronica soffice può venire manipolata: questo offrirebbe nuove possibilità per l’uso di materiali con elettroni soffici nei dispositivi di alta tecnologia; la plasmabilità della materia elettronica soffice potrebbe, infatti, trovare moltissime applicazioni nel campo della microelettronica e portare a realizzare nuovi transistor ultraveloci, superconduttori e rivelatori di luce ultrasensibili”.

Fonte Università la Sapienza
Data pubblicazione 10/03/2016
Organizzazioni CNR
Tag Scienze fisiche e ingegneria