Una ricerca effettuata presso il centro di Lecce rivoluziona il ruolo dell’ossido nativo nei dispositivi fotonici.
Negli ultimi anni si assiste sempre più all’affermarsi della nano-fotonica tra le applicazioni tecnologiche legate alla comunicazione e al trattamento dell’informazione, grazie alla limitata dissipazione di energia e velocità di trasmissione dei fotoni rispetto all’elettronica standard. Infatti, processi di accoppiamento forte tra modi fotonici ed eccitonici con un “overlap” spaziale e spettrale possono generare, in determinate condizioni, la comparsa di stati misti radiazione-materia, detti polaritoni, il cui ruolo potrebbe essere quello di sostituire gli elettroni come mediatori dell’informazione.
Sino a poco tempo fa, i polaritoni venivano realizzati in micro- e nano-cavità di semiconduttore solo a temperature criogeniche. Una collaborazione tra vari partner, tra i quali la Piattaforma Computation del Centro per le Nanotecnologie Biomolecolari IIT@Unile di Lecce, ha rilevato la chiara comparsa di processi di accoppiamento forte tra plasmoni localizzati di superficie ed eccitoni molecolari a temperatura ambiente, facendo luce sull’importanza dell’ossido nativo in questo genere di processi di interazione radiazione-materia. L’analisi comparata teoria-esperimento ha permesso di monitorare la comparsa degli stati polaritonici al variare del tempo di invecchiamento dei campioni e quindi al crescere dello strato di ossido. E’ stato dimostrato che al di sotto di una soglia, invece di inibire la comparsa dei polaritoni, lo strato di ossido può rendersi artefice di un significativo aumento dell’accoppiamento ed assumere quindi il ruolo di promotore dell’interazione.
I polaritoni possono giocare un ruolo di rilievo in processi quali emissione stimolata e laser o in applicazioni dal carattere più esotico, quali la realizzazione di condensati di Bose Einstein e di dispositivi di interesse per le tecnologie dell’informazione e della computazione quantistica.
Per questo lavoro, Stefania D’Agostino del CBN-IIT di Lecce, coautrice del lavoro, ha vinto il “CBN-IIT@UniLe Best Paper Award” per l’anno 2015.
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