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Giovedì, Maggio 13, 2021
Scienza e Futuro E' stato realizzato dal MIT il mantello dell'invisibilità anche per gli elettroni

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E' stato realizzato dal MIT il mantello dell'invisibilità anche per gli elettroni

Un mantello dell’invisibilità per gli elettroni è stato proposto da un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), che illustrano i risultati a cui sono giunti in un articolo pubblicato sulle “Physical Review Letters”.

Portando la nuova tecnologia su scala industriale, osserva Gang Chen, che ha diretto lo strudio, sarebbe possibile progettare nuovi interruttori elettronici che vanno dal visibile (struttura 'aperta') e invisibili ('chiuso'). "Inoltre, la dispersione di elettroni rispetto al profilo energetico delle strutture, che varia notevolmente, potrebbe essere utile in applicazioni che prevedono meccanismi di scattering fortemente dipendenti dall'energia, quali quelle in atto nei dispositivi termoelettrici."

I "mantelli dell'invisibilità" realizzati finora sono resi possibili dalla creazione di particolari metamateriali, strutture artificiali dotate di proprietà ottiche che non si ritrovano in natura, come gli indici di rifrazione negativo. Queste strutture sono accuratamente progettate in modo tale che le onde in arrivo fluiscano lungo al mantello nelle varie direzioni, per poi riunirsi dall'altra parte del mantello e proseguire come se l’oggetto interposto non ci fosse. Lo stesso principio è stato applicato anche per progettare mantelli destinati a  rendere invisibili rispetto alle onde sonore.

Per le leggi della meccanica quantistica, tuttavia, anche gli elettroni possono comportarsi come onde, anche se i fenomeni di diffusione che intervengono nel mezzo in cui si propagano fanno sì che dopo un certo tempo la funzione d’onda collassi e l’elettrone si comporti come una particella; i calcoli eseguiti da Gang Chen e colleghi hanno permesso di definire nel dettaglio quando e come sia possibile sfruttare questa proprietà e procedere quindi alla progettazione di un simile apparato.

Il dispositivo messo a punto ora al MIT è costituito da una serie di nanoparticelle con una dimensione di circa 10 nanometri, paragonabile a lunghezze d'onda elettroniche, incorporate all’interno di un semiconduttore. "Nel nostro progetto, nuclei e gusci delle nanoparticelle presentano una molteplicità di interfacce in cui le onde degli elettroni si riflettono", ha spiegato Bolin Liao, primo firmatario dell’articolo.

"Attraverso un’accurata sintonizzazione delle interfacce le onde riflesse dalle diverse interfacce possono interferire l’una con l'altra in modo distruttivo e annullare quasi perfettamente i fenomeni di diffusione che portano al collasso delle funzione d’onda. Le onde di elettroni con l’energia ‘corretta’ possono così viaggiare attraverso la struttura della nanoparticella senza essere riflesse, come se non ci fosse niente sulla loro strada."


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