Un team di ricercatori dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano- Cnr) e di Columbia University, con Università di Nimega, Missouri e Princeton, ha realizzato in un cristallo semiconduttore una struttura artificiale capace di simulare i comportamenti quantistici della materia. Cuore del dispositivo è un reticolo esagonale, modellato con precisione nanometrica sulla superficie del semiconduttore, che riproduce la struttura esagonale del reticolo del grafene.
Il risultato rappresenta il primo passo verso la realizzazione di una nuova classe di simulatori quantistici a stato solido. Lo studio, condotto da Vittorio Pellegrini e Marco Polini del laboratorio Nest di Nano-Cnr e Scuola normale superiore di Pisa, con Aron Pinczuk di Columbia University, è pubblicato questa settimana sulla rivista Science. Per studiare fenomeni quantistici difficili da sondare direttamente, i fisici usano sistemi artificiali costruiti ad hoc che possono essere controllati e manipolati in laboratorio, detti simulatori quantistici. Messi a punto solo in anni recenti, questi simulatori sono basati su tecnologie di tipo diverso. Il nuovo dispositivo è il primo basato su un materiale semiconduttore con lo scopo di studiare il comportamento quantistico degli elettroni.
Il simulatore messo a punto dai ricercatori è costituito da un reticolo esagonale modellato sulla superficie di un cristallo di Arseniuro di Gallio con tecniche di nanofabbricazione. La struttura a esagoni del reticolo replica quella del grafene, materiale in cui gli elettroni hanno comportamenti speciali grazie proprio alla geometria del reticolo cristallino. Mediante la capacità di modificare a piacimento alcuni parametri chiave come il passo del reticolo artificiale, i ricercatori sono in grado di studiare il comportamento degli elettroni in condizioni analoghe a quelle del grafene ma controllabili. (9colonne)