Un lavoro del NEST fra i 10 che hanno fatto la storia della fotonica

Il Centro NEST citato per la ricerca pubblicata nel 2002 sul primo laser a cascata quantica capace di operare a frequenze THz. Lo studio, realizzato da un gruppo di ricercatori guidati dal fisico Alessandro Tredicucci, compare come una fra le più importanti scoperte del settore negli ultimi 50 anni. NEST – National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology, è un centro di ricerca congiunto di INFM-CNR e della Scuola Normale Superiore di Pisa.

Nature Photonics, il mensile del gruppo Nature dedicato alla fotonica che pubblica le ricerche più importanti e innovative sulla base della peer-review per quanto riguarda la generazione, manipolazione ed individuazione della luce, ha diffuso l’elenco dei 10 lavori più importanti pubblicati in questo ambito da Nature negli ultimi 50 anni. Fra le ricerche che hanno segnato il progredire degli studi nell’ambito della fotonica compare la realizzazione del primo laser a cascata quantica capace di operare a frequenze TeraHertz.

Questo studio è stato condotto presso il Centro NEST – National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology, un centro di ricerca congiunto dell’Istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM-CNR) e della Scuola Normale Superiore di Pisa, da un gruppo di ricercatori guidati dal fisico Alessandro Tredicucci e pubblicato nel 2002 sul numero 417 di Nature. La storia della fotonica secondo Nature si sviluppa a partire dall’articolo sul primo laser sperimentale scoperto dal gruppo di studio di Maiman nel 1960, passa per la scoperta del primo LED a polimero nel 1990 ad opera di Burroughs e dei suoi colleghi e, passando per il contributo della ricerca del NEST datata 2002, prosegue con la realizzazione nel 2005, da parte di Takamoto ed alcuni colleghi, del più preciso orologio ottico mai creato. L’ambito della fotonica nel quale la ricerca del NEST è stata selezionata si estende dalle ricerche sulle proprietà fondamentali della luce e su come questa interagisce con la materia fino ai più recenti progetti di strumentazione opto-elettronica e a tutte le applicazioni che sfruttano i fotoni.

Il lavoro del NEST citato da Nature Photonics rientra nel settore dell’applicazione delle nanotecnologie per la fotonica. Il Centro NEST, diretto da Fabio Beltram, si occupa principalmente dello sviluppo di dispositivi fotonici operanti nella regione spettrale 1-10 THz. In questo ambito i ricercatori nel 2002 hanno messo a punto un laser a semiconduttore, capace di emettere radiazione nelle frequenze da 1 a 10 THz (THz, un milione di milioni di oscillazioni al secondo). La particolarità del laser era quella di lavorare in una regione spettrale praticamente ancora oggi inutilizzata per la mancanza di sorgenti a stato solido compatte, di basso consumo, ma che può vantare enormi potenzialità per una serie di applicazioni nel campo della medicina, della biologia, dei controlli di sicurezza e delle comunicazioni senza filo. Al contrario dei laser fino ad allora esistenti, il dispositivo realizzato nel 2002 dal NEST in grado di emettere a frequenze di TeraHertz, era a semiconduttore, quindi miniaturizzato, non comportava la necessità di grande ingombro, né di impianti di raffreddamento e sfruttava il principio dei laser a cascata quantica (QC).

Tredicucci, ricercatore INFM-CNR, coordina attualmente un gruppo all’interno del NEST che si occupa dello sviluppo delle proprietà e delle caratteristiche necessarie per permettere l’utilizzo del laser in svariate applicazioni, anche in collaborazione con importanti realtà industriali.