La rivoluzione dell'isolante eccitonico, Unimore indaga sul nuovo stato della materia

Il futuro di dispositivi elettronici altamente performanti potrebbe passare per Modena. Questa la finalità ultima di un progetto di ricerca di rilevante interesse nazionale (PRIN), “L’isolante eccitonico nei sistemi bidimensionali con interazioni a lungo raggio (EXC-INS)”

Ricercatori Unimore del Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche (FIM), insieme a colleghi dell’Istituto Nanoscienze del CNR di Modena, della SISSA e della Università di Trieste, intendono aprire una nuova frontiera d’avanguardia per la realizzazione di dispositivi elettronici di concezione radicalmente innovativa.

Questo l’obiettivo di un grande progetto di ricerca, coordinato dalla prof.ssa di Fisica Elisa Molinari di Unimore, finanziato con 1.160.000 euro nell’ambito dei prestigiosi PRIN (acronimo di Progetti di Rilevante Interesse Nazionale), che vengono selezionati periodicamente attraverso bandi nazionali pubblici molto competitivi e che, dunque, rappresentano la assoluta eccellenza per quanto riguarda la ricerca pubblica in Italia. Gran parte del finanziamento sarà trattenuto a Modena771.000 euro, 408.000 dei quali a Unimore e 363.000 euro in favore dell’Istituto Nanoscienze del CNR, mentre la restante disponibilità sarà destinata ai ricercatori giuliani.

Il progetto di durata triennale, che partirà il prossimo lunedì 17 giugno con un incontro a Modena presso il FIM (via Campi 213/a) di tutti i partner, è dedicato a studiare uno stato esotico della materia detto isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa da fisici eminenti, fra cui ilpremio Nobel Walter Kohn, ma finora mai confermato in modo definitivo. 

Questa ipotetica fase della materia – spiega la prof.ssa Elisa Molinari - possiede proprietà elettriche peculiari, poiché può trasformarsi repentinamente da isolante a conduttore, e perciò può portare a dispositivi elettronici di concezione radicalmente innovativa”.

La ricerca di questo stato esotico, che vedrà impegnati complessivamente una ventina di ricercatori, tra cui 6 nuovi dedicati tra Modena e Trieste al progetto, è stata finora ostacolata dalla mancanza di materiali adatti. Il team del progetto andrà, pertanto, “a caccia” dell'isolante eccitonico in una tipologia nuova di materiali, chiamati bidimensionali: fogli di materia spessi quanto pochi atomi in cui gli elettroni si muovono in due dimensioni, come in ‘Flatland’.

"Tutto dipende – dice la prof.ssa Elisa Molinari di Unimore - dalla peculiare struttura dei materiali bidimensionali, che possiamo pensare come un foglio mancante dello spessore: gli elettroni di questi materiali sono liberi di muoversi ma restano confinati ('schiacciati') nel piano bidimensionale, il loro movimento, limitato nella terza direzione, è governato dalla meccanica quantistica e dà origine a molti effetti quantistici, alcuni ancora da esplorare".

Riguardo alla decisione di avventurarsi in questo progetto assolutamente d’avanguardia la professoressa Elisa Molinari fa sapere che “Siamo stati spinti prima di tutto dalla curiosità per un fenomeno fisico nuovo, ma anche dall’idea di poter progettare una classe di materiali in cui realizzarlo per la prima volta. A Modena siamo molto esperti nel campo dei materiali e della loro simulazione al calcolatore e abbiamo scoperto che quelli uni- o bi-dimensionali sono i più adatti a questo scopo. Grazie al coinvolgimento di un team fortissimo e a diverse collaborazioni internazionali contiamo di arrivare alla loro realizzazione sperimentale”. 

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