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ERC

OPTNANO — Risultato in breve

Project ID: 210642
Finanziato nell'ambito di: FP7-IDEAS-ERC
Paese: Germania

Un nuovo studio sull’ottica quantistica dei nanotubi di carbonio

I nanotubi di carbonio, ovvero cilindri formati da carbonio puro, hanno da sempre attirato l’attenzione dei fisici, non solo per le loro straordinarie proprietà fisiche, ma anche per le innumerevoli applicazioni potenziali. Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno studiato l’affascinante interazione fisica di queste nanostrutture con la luce.
Un nuovo studio sull’ottica quantistica dei nanotubi di carbonio
Le nanoparticelle, che contengono un numero di atomi compreso tra poche e alcune migliaia di unità, presentano un comportamento totalmente diverso rispetto alle controparti sfuse (bulk). Gli artisti medievali hanno involontariamente utilizzato più di una volta le nanotecnologie durante la creazione di vetrate di chiese o edifici pubblici. Sebbene da allora siano passati alcuni secoli, non è ancora del tutto chiaro in che modo le dimensioni, la forma e la struttura di queste particelle influiscano sulle proprietà ottiche dei nanomateriali.

Le proprietà ottiche generate dai materiali unidimensionali offrono una straordinaria opportunità di studio relativamente alla loro estrema selettività nella lunghezza d’onda di emissione e di rilevamento della luce. Incoraggiati dalle affascinanti proprietà dei nanotubi di carbonio, vale a dire sistemi unidimensionali ideali venuti alla luce nel 1991, gli scienziati hanno avviato il progetto OPTNANO (Quantum optics in nanostructures).

Utilizzando nanotubi di carbonio come sistemi modello, i membri dell’iniziativa sono stati in grado di fornire una descrizione più dettagliata dell’ottica quantistica nei nanosistemi unidimensionali. Si è scoperto che, all’interno dei nanotubi, gli effetti di confinamento quantico sono evidenti nello spettro infrarosso e visibile. Di conseguenza, i ricercatori si sono concentrati sulla misurazione delle transizioni ottiche, delle sezioni trasversali quantistiche e delle interazioni tra gli elettroni attraverso l’utilizzo di una varietà di metodi spettroscopici, tra cui luminescenza, Raman e fotoconduttività.

I nanotubi di carbonio non sono considerati sistemi perfetti, in quanto in queste reti la presenza di difetti strutturali è inevitabile. Di conseguenza, al fine di fornire un quadro più completo delle proprietà ottiche di tali materiali, il gruppo di lavoro ha elaborato una serie di tecniche per lo studio e l’introduzione delle imperfezioni. Sui singoli tubi sono stati determinati le firme ottiche e il loro effetto sull’emissione luminosa. Lavori di modellizzazione dei materiali hanno integrato le attività sperimentali.

Attraverso la conduzione di prove di principio sui nanotubi di carbonio, gli scienziati hanno esplorato le proprietà ottiche di altri materiali unidimensionali, tra cui fili quantici e monostrati. I nuovi nanomateriali ibridi complessi, ottenuti mediante la combinazione di nanotubi di carbonio, molecole funzionali e nanoparticelle di metallo, hanno dimostrato di possedere straordinarie proprietà ottiche.

L’approfondimento delle straordinarie proprietà ottiche dei nanotubi di carbonio potrebbe trasformare questi materiali in candidati promettenti per la fabbricazione della prossima generazione di dispositivi basati su tecnologie dell’informazione quantistica.

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Keywords

Ottica quantistica, nanotubi di carbonio, proprietà ottiche, materiali unidimensionali, OPTNANO