Un team internazionale di ricercatori, che unisce assieme il Politecnico di Milano e due istituti del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Ifn di Milano e Cnr-Iom di Trieste), ha raggiunto un’importante svolta nel campo della meccanica quantistica. I ricercatori, guidati dal professor Lukas BruderPer sono riusciti a manipolare l’evoluzione temporale di un sistema quantistico tramite l’interazione con impulsi di luce nell’ultravioletto estremo (XUV). Lo studio è stato pubblicato su Nature.
«Con questo studio abbiamo esteso alle regioni spettrali dell’XUV e dei raggi X il cosiddetto controllo coerente – spiega Cristian Manzoni del Cnr-Ifn -, che consiste nell’usare la luce per controllare l’evoluzione di reazioni chimiche e indirizzarle verso i prodotti chimici desiderati».
L’esperimento si è concentrato sugli atomi di elio, nei quali i ricercatori sono riusciti a controllare la posizione dei livelli energetici degli elettroni e a misurarne il movimento. La tecnica utilizzata, nota come controllo coerente, consiste nell’usare la luce per controllare l’evoluzione di reazioni chimiche e indirizzarle verso i prodotti chimici desiderati. La chiave del successo dello studio risiede nella capacità di “scolpire” l’ampiezza, la fase e la polarizzazione di impulsi di luce ultra-brevi nell’ultravioletto estremo. Ciò è stato possibile grazie all’utilizzo del laser a elettroni liberi FERMI della Elettra Sincrotrone di Trieste. I risultati di questa ricerca aprono la strada a nuove e entusiasmanti possibilità nel campo della chimica e della scienza dei materiali. In futuro, la luce potrebbe essere utilizzata come un reagente chimico per controllare l’efficienza delle reazioni e produrre molecole di grande valore aggiunto, come i composti farmaceutici.
«Tale processo – continua Giulio Cerullo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano -, di natura squisitamente quantistica, potrà in futuro consentirci di usare la luce come un reagente chimico per controllare l’efficienza delle reazioni e produrre quindi in modo efficiente molecole di grande valore aggiunto per le applicazioni, quali composti farmaceutici».
Lo studio ha dimostrato la possibilità di controllare gli stati quantistici della materia su scale temporali ultraveloci e con estremo dettaglio sulle sue proprietà chimiche. La tecnica potrebbe essere utilizzata per controllare l’efficienza delle reazioni chimiche e per produrre molecole di grande valore aggiunto per applicazioni in diversi settori, tra cui la medicina. Sarà importante nei futuri progetti di ricerca riuscire a manipolare i sistemi quantistici con la luce, aprendo nuove frontiere. Questa scoperta rappresenta un passo significativo verso la comprensione e il controllo del mondo quantistico. Si prevede che la ricerca futura si concentrerà sull’applicazione di questa tecnica ad altri sistemi quantistici e sulla sua utilizzazione per la creazione di nuove tecnologie.
Fotocredit: geralt.
