Mercoledì, 07 Aprile 2021 10:20

Ricerca. Scoperto il materiale che può diventare isolante eccitonico

Scritto da
Rate this item
(0 votes)

Uno studio di Cnr-Nano predice che un nuovo stato della materia, previsto negli anni '60 e mai confermato, si realizzi in un solido di solfuro di molibdeno applicando una pressione esterna. La ricerca è pubblicata sulla rivista PNAS 

L'isolante eccitonico, uno stato quantistico della materia teorizzato mezzo secolo fa e a lungo inseguito dai fisici, sembra ora a portata di esperimento. Ricercatori dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nano) di Modena hanno previsto la possibilità di osservarlo sperimentalmente e in modo inequivocabile nel solfuro di molibdeno a pressioni e temperature raggiungibili in laboratorio. Il risultato fornisce una strategia per realizzare questo elusivo stato della materiadi possibile impatto per future tecnologie quantistiche. Lo studio, condotto in collaborazione con Università di Modena e Reggio Emilia, è pubblicato sulla rivista PNAS.

"Lo stato di isolante eccitonico si verifica quando in un materiale si formano spontaneamente delle particelle dette eccitoni composte da un elettrone e da una lacuna - la buca lasciata dall'elettrone che si muove nel cristallo - che restano legati poiché hanno carica elettrica opposta", spiega Daniele Varsano di Cnr-Nano. "Realizzarlo in materiali reali ha stimolato in anni recenti un’intensa attività di ricerca, motivata sia dall'interesse per la fisica fondamentale che da potenziali applicazioni nelle future tecnologie quantistiche. Ma la sua osservazione sperimentale rimane elusiva perché mascherata da altri fenomeni".

Ora i ricercatori di Cnr-Nano attraverso simulazioni basate sulla meccanica quantistica hanno dimostrato che il solfuro di molibdeno, che in condizioni di pressione atmosferica è un materiale isolante convenzionale, sotto l'effetto di forti pressioni e a basse temperature realizza una nuova fase quantistica caratterizzata dalla generazione spontanea e permanente degli eccitoni.

"La transizione da isolante convenzionale a eccitonico è dovuta solamente al comportamento degli elettroni del solfuro di molibdeno senza alcuna deformazione della struttura del reticolo cristallino", spiega Massimo Rontani di Cnr-Nano, "diversamente da quanto accade in altri materiali nei quali le pressioni elevate causano distorsioni del reticolo che impediscono di riconoscere un possibile stato eccitonico. Lo studio dimostra inoltre che il nuovo stato si ottiene per valori di pressione e temperatura accessibili nei moderni laboratori, indicando così una via per l'osservazione sperimentale dell’isolante eccitonico".

Le simulazioni che hanno portato a questi risultati, incredibilmente impegnative dal punto di vista computazionale, sono state sviluppate all'interno di MaX-Materials at Exascale, l'infrastruttura europea di eccellenza per il supercalcolo applicato ai nuovi materiali, coordinata da Cnr-Nano di Modena. "Gli avanzamenti raggiunti nelle tecnologie di calcolo parallelo permettono ora di validare teorie e predire comportamenti della materia impossibili da studiare fino a pochi anni fa, e di proporre esperimenti per scoprire proprietà della materia ancora inosservate", conclude Varsano.

Correlati

Leave a comment

Make sure you enter all the required information, indicated by an asterisk (*). HTML code is not allowed.

Cerca nel sito

ban.gif

LAB.jpg

ITC.jpg

Cultura

Opinioni

Twitter mania. Arte, poesia, storia, giornalismo, politica e altre amenità nei…

Twitter mania. Arte, poesia, storia, giornalismo, politica e altre amenità  nei caratteri simbolo della nostra epoca

I geroglifici degli antichi Egizi, i bassorilievi sulle colonne romane, gli epigrammi di Marziale, le commedie in un atto di Achille Campanile, gli aforismi di Leo Longanesi.

Sandro Marucci - avatar Sandro Marucci

Nft, blockchain, criptovalute stanno davvero cambiando il mondo dell’arte come…

Nft, blockchain, criptovalute stanno davvero cambiando il mondo dell’arte come lo conosciamo?

Siamo di fronte a una bolla speculativa destinata a scoppiare? Oppure, come sostiene Beeple, la cui opera digitale è stata venduta per 70 milioni di dollari da Christie’s a New...

Rita Salvadei - avatar Rita Salvadei

Passione animale

Stop al santuario per la riproduzione delle balene nell'Oceano Atlantico

Il Giappone vince ancora e il summit mondiale in Slovenia vota “no”. «È un’enorme delusione - spiega Kitty  Block di Humane Society International - hanno vinto nuovamente quelle nazioni con un...

Maria Grazia Filippi - avatar Maria Grazia Filippi

Testata giornalistica registrata presso il Tribunale di Velletri n. 1/2011 del 27/01/2011
Direttore responsabile Alessandro Ambrosin Redazione +39 338 4911077
per info scrivi a: [email protected]