I computer e i dispositivi elettronici di domani potrebbero essere fino a 1.000 volte più veloci degli attuali. A indicare la strada sono le cariche virtuali, fenomeni effimeri che durano miliardesimi di miliardesimo di secondo ma che hanno un impatto enorme sul modo in cui la luce interagisce con i materiali solidi.
Il risultato arriva da uno studio internazionale pubblicato su Nature Photonics, guidato dal Politecnico di Milano con la collaborazione dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Cnr di Milano.
L’esperimento con il diamante
Il team, coordinato da Matteo Lucchini (Polimi e Cnr-Ifn), ha utilizzato un diamante monocristallino, lo stesso tipo impiegato in gioielleria, sottoponendolo a impulsi luminosi di durata infinitesimale. Parliamo di femtosecondi: miliardesimi di miliardesimo di secondo.
Questi impulsi creano condizioni estreme in cui compaiono le cariche virtuali, cariche che non esistono in modo permanente ma che per brevissimi istanti modificano la risposta ottica del materiale.
Per validare i dati, i ricercatori hanno confrontato i risultati sperimentali con simulazioni numeriche avanzate, riuscendo così a isolare e descrivere per la prima volta con chiarezza l’effetto delle cariche virtuali.
Un cambio di prospettiva
“Il nostro lavoro dimostra che le cariche virtuali sono indispensabili per prevedere correttamente la risposta ottica rapida nei solidi”, spiega Lucchini. Un concetto che, fino a oggi, rimaneva solo un’ipotesi teorica e ora trova conferma sperimentale.
Per Rocío Borrego Varillas del Cnr-Ifn, co-autrice dello studio, il passo è decisivo: “Questi risultati rappresentano un punto di svolta per lo sviluppo di tecnologie ultraveloci nell’elettronica”.
Cosa significa per il futuro dell’elettronica
Parliamo di nuove architetture elettroniche che potrebbero sfruttare la luce anziché la semplice conduzione elettrica. Applicazioni possibili:
- Processori ultrarapidi, capaci di gestire calcoli complessi con tempi impensabili oggi.
- Comunicazioni ottiche avanzate, per internet e reti quantistiche.
- Sensori iperveloci, utili in ambito medico e industriale.
In pratica, le cariche virtuali potrebbero trasformarsi nel mattone fondamentale per la prossima generazione di chip e dispositivi, aprendo scenari che spostano ancora più avanti il limite della velocità di calcolo.
Dalla teoria alla tecnologia
La sfida ora è tradurre questa scoperta in soluzioni concrete. Serviranno nuovi materiali, nuove architetture e una forte spinta ingegneristica. Ma la direzione è chiara: il futuro dell’elettronica ultrarapida passerà dalle cariche virtuali.
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