Misurata la danza degli elettroni nei materiali quantistici

Per la prima volta è stata misurata la particolare danza che gli elettroni fanno all’interno dei materiali quantistici e, di conseguenza, diventa più facile utilizzarli in molte applicazioni: dalle energie rinnovabili alla biomedicina, dall’elettronica ai computer quantistici. La scoprta si deve allo studio internazionale guidato dall’Italia, con Università di Bologna, Istituto Officina dei Materiali del Consiglio Nazionale delle Ricerche e le Università Ca’ Foscari di Venezia e Università Statale di Milano. L’analisi, pubblicata sulla rivista Nature Physics, è stata condotta presso il Sincrotrone Elettra di Trieste.

I ricercatori guidati da Domenico Di Sante, dell’Università di Bologna, hanno utilizzato una tecnica sperimentale che sfrutta la luce di sincrotrone, cioè la radiazione elettromagnetica generata da particelle cariche che viaggiano quasi alla velocità della luce e vengono costrette da un campo magnetico a muoversi lungo una traiettoria curva. In particolare, il gruppo si è concentrato su una classe di materiali detti ‘materiali Kagome’, il cui nome deriva dalla stretta somiglianza con la trama di fili di bambù dei tradizionali cesti giapponesi.

“Questi materiali stanno rivoluzionando la fisica quantistica grazie alle loro proprietà: per questo la loro comprensione è strategica”, commenta Ivana Vobornik dell’Iom-Cnr di Trieste. “Per misurare la caratteristica dell’avvolgimento degli elettroni, cioè la curvatura dello spazio in cui si muovono nella materia, è stata sfruttata una tecnica sperimentale utilizzabile solo con la luce di sincrotrone. Determinante è stata anche la sinergia con l’utilizzo di potenti supercalcolatori”, aggiunge Vobornik: “Grazie alle simulazioni teoriche, infatti, è stato possibile guidare gli esperimenti verso la specifica zona del materiale in cui si manifestano le proprietà oggetto dello studio”.