La recente pubblicazione sulla rinomata rivista Nature Photonics ha rivelato un avanzamento significativo nel campo dei semiconduttori: la capacità di manipolare le proprietà della luce per ottimizzare l’iniezione di carica in un materiale semiconduttore, minimizzando allo stesso tempo l’energia utilizzata. Questa scoperta potrebbe rivoluzionare il modo in cui concepiamo e costruiamo i dispositivi opto-elettronici del futuro. Frutto di una collaborazione tra il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, tre Istituti di ricerca del Consiglio nazionale delle ricerche – Istituto di fotonica e nanotecnologie (Cnr-Ifn), Istituto per la microelettronica e microsistemi (Cnr-Imm) e Istituto nanoscienze (Cnr-Nano) e l’Università degli studi di Salerno, la ricerca mette in evidenza l’importanza del lavoro congiunto nella scienza e la tecnologia avanzata.L’elemento centrale dello studio, intitolato “Field-driven attosecond charge dynamics in germanium”, riguarda l’iniezione ultraveloce di portatori di carica nel germanio monocristallino.

Grazie a tecniche spettroscopiche all’avanguardia, i ricercatori hanno osservato meccanismi di interazione radiazione-materia precedentemente sconosciuti, che operano a scale temporali estremamente brevi, misurabili in attosecondi (un attosecondo corrisponde a un miliardesimo di miliardesimo di secondo). Matteo Lucchini, uno degli autori principali dello studio, sottolinea l’importanza di queste scoperte: “Comprendere come la luce eccita i semiconduttori ci permette di concepire dispositivi optoelettronici rivoluzionari che bilanciano in modo ottimale velocità di iniezione di carica e potenza consumata.”Oltre alle osservazioni sperimentali, una componente cruciale di questa ricerca proviene dal lato della simulazione. Carlo Andrea Rozzi, del Cnr-Nano, ha spiegato: “Abbiamo sviluppato una simulazione avanzata che può descrivere con precisione come le cariche eccitate dalla luce si muovono all’interno del materiale, prevedendo i meccanismi di iniezione più efficienti in vari scenari di illuminazione”.

Queste simulazioni hanno permesso ai ricercatori di comprendere le complesse interazioni tra diversi meccanismi in risposte elettroniche a livello quantistico, aprendo nuovi orizzonti in settori come l’ottica, la fotonica e la tecnologia dell’informazione. Con passi da gigante come questo, possiamo aspettarci notevoli progressi nella velocità e nell’efficienza con cui i dati vengono processati e l’informazione viene codificata, dando forma al futuro dell’informatica e della tecnologia di comunicazione.