Realizzato un innovativo laser a semiconduttore miniaturizzato, compatto ed economico, in grado di generare impulsi brevi di radiazione a frequenze terahertz: il risultato apre nuove prospettive per un vasto numero di applicazioni, dalla diagnostica alle scienze climatiche fino alle comunicazioni ultraveloci. Lo studio è pubblicato su Nature Photonics da un gruppo di ricerca europeo coordinato da Miriam Serena Vitiello dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa.
"Per lungo tempo si è ritenuto che la generazione di impulsi brevi fosse impedita dalla natura stessa del meccanismo di emissione dei laser a semiconduttore", afferma Miriam Serena Vitello, dirigente di ricerca di Cnr-Nano e principale autrice dello studio. "Per superare tale limite, abbiamo sfruttato un'architettura innovativa del dispositivo che integra delle strisce localizzate di grafene inserite in un laser a semiconduttore molto compatto, noto come laser a cascata quantica. La configurazione risultante è compatta, completamente elettronica ed estremamente economica". Sono stati così ottenuti, per la prima volta, impulsi auto-generati di una durata di 4 millesimi di miliardesimo di secondo (picosecondi) e una tempistica estremamente precisa che rende possibile una vasta gamma di applicazioni.
Il dispositivo potrebbe permettere ad esempio “di studiare i processi ultraveloci di interazione tra luce e materia, scattando una sorta di istantanea”, aggiunge Vitiello. “Inoltre, una simile tecnologia potrebbe essere usata per l’analisi spettroscopica di gas o molecole complesse, anche, ad esempio, in campo climatico e ambientale. O ancora essere sfruttata nelle scienze quantistiche, dove gli impulsi veloci possono portare campioni molecolari fuori dall’equilibrio, nonché nella metrologia e nelle comunicazioni ad altissima velocità”. Laser terahertz miniaturizzati potrebbero sostituire anche i sistemi ingombranti attualmente in uso in vari settori come l'imaging biomedico, i controlli di sicurezza, il controllo di qualità e il patrimonio culturale, avendo anche una maggiore precisione di analisi.
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