Un team di ricercatori dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino), presso il Laboratorio europeo di spettroscopia nonlineare (Lens) di Firenze, sfruttando le caratteristiche peculiari dei laser a cascata quantica (Qcl) costruiti anche presso l’Istituto di nanoscienze del Cnr e il Laboratorio NEST della Scuola Normale Superiore nel gruppo di ricerca coordinato da Miriam Vitiello (dirigente di ricerca presso il CNR-NANO e professore a contratto alla Normale), ha dimostrato un nuovo metodo per controllare l’emissione di molte frequenze (pettine), da sorgenti laser miniaturizzate, con estrema precisione, come se si trattasse di una frequenza unica, anche in regioni spettrali di difficile accesso come il medio e il lontano infrarosso.

I risultati, pubblicati su Nature Photonics e Nature Communications, sono stati ottenuti in collaborazione con l’Agenzia spaziale italiana (Asi) di Matera e con prestigiosi partner europei, quali il Politecnico federale di Zurigo (Ch) e l’Università di Leeds (Uk).

Il successo di questi esperimenti si basa sull’ingegnerizzazione quantistica di dispositivi laser a cascata quantica, operanti a frequenze Terahert - spiega Miriam Vitiello -. Tali dispositivi sono caratterizzati da un intervallo dinamico di lavoro record e fabbricati, mediante sofisticate tecniche di fabbricazione litografica, presso la camera pulita del laboratorio NEST, in modo innovativo, al fine di estendere il funzionamento del laser nel regime di pettine ottico di frequenze in un intervallo operativo, attualmente record".

A questo lavoro si accompagnano metodologie di indagine uniche al mondo, sviluppate negli ultimi anni dal gruppo di ricerca del CNR-INO di Firenze diretto da Paolo De Natale in stretta collaborazione scientifica con Miriam Vitiello. Notevoli le ricadute applicative nei settori della metrologia di tempo e frequenza, nelle comunicazioni quantistiche, e nello studio di dinamiche molecolari in condizioni estreme. 

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