Il macchinario usato per gli esperimenti - Cortesia Ufficio Stampa

Un materiale conduttore può diventare un isolate, come? Per esempio con una tecnica molto raffinata che prevede l'inserimento "materiali quantistici" (il cui uso ha non poche ricadute positive sulla tecnologia, come per esempio nello sviluppo dei super computer) in cavità ottiche, così da poter controllare, successivamente, le proprietà collettive della materia.

Questo è quanto scoperto dallo studio pubblicato su Nature, condotto dall’Università degli studi di Trieste e dall’Università di Erlangen e dai laboratori di Elettra Sincrotrone Trieste, in collaborazione con l’Helmholtz-Zentrum di Dresda, il CNR-IOM e lo Jožef Stefan Institute di Lubiana. La ricerca ha dimostrato che l’inserimento di materiali in cavità ottiche (due specchi perfettamente allineati), che porta ad una modifica dell’ambiente elettromagnetico che li circonda, può essere usato per controllare le proprietà dei materiali. In altre parole un oggetto definito come conduttore può essere "trasformato" all'occorrenza in isolante.
Il gruppo di ricercatori ha verificato sperimentalmente, infatti, che è possibile ottenere una transizione reversibile tra la fase metallica (tipica degli elementi che presentano elettroni liberi nella banda di valenza e che tendono a perderli) e la fase isolante regolando meccanicamente la posizione degli specchi che circondano il materiale.

“La possibilità di decidere della capacità conduttiva di un materiale potrebbe avere importanti ricadute nella sensoristica di precisione e nell’ambito della computazione quantistica, fornendo potenzialmente un’architettura per leggere e controllare lo stato di un materiale con la luce", ha spiegato Daniele Fausti, professore associato di fisica della materia presso il dipartimento di fisica all’Università degli studi di Trieste e titolare della cattedra di Fisica dello stato solido all’Università di Erlangen.

Ma cosa sono più precisamente i materiali quantistici il cui uso è stato alla base di questa ricerca? Intanto, come già detto, hanno applicazioni pratiche in settori quali l’elettronica, lo stoccaggio dell’energia e l’informatica quantistica. In "soldoni" sono materiali speciali, all’interno dei quali l’interazione tra elettroni, vibrazioni ed eccitazioni magnetiche danno origine a proprietà anomale rispetto a quelle usuali che un corpo ha. Nella famiglia dei materiali quantistici è possibile includere i superconduttori, gli isolanti topologici, i materiali spin liquid, nei quali non si osserva un ordine magnetico fino a temperatura nulla. "Questo lavoro dimostra che anche le caratteristiche del campo elettromagnetico che circonda il materiale possono avere un impatto importante sulle proprietà di questi materiali quantistici", hanno affermato ancora i ricercatori. “Se già sapevano che al di sotto di una certa temperatura il materiale diventa isolante, quel che abbiamo scoperto e dimostrato è la possibilità di modificare lo stato attraverso un movimento di specchi non in contatto con il materiale", ha concluso Fausti.