PoliMi: sviluppato un laser che "disegna" la superconduttività nanometrica per i dispositivi quantistici
Redazione InnovationCity Una ricerca internazionale guidata dall'ateneo milanese dimostra come la scrittura laser diretta permetta di modulare la concentrazione di ossigeno nei superconduttori ad alta temperatura, creando circuiti su misura senza degrado chimico.
Una tecnica innovativa di scrittura laser diretta permette di "disegnare" e riprogrammare su scala nanometrica le proprietà elettriche dei materiali superconduttori ad alta temperatura (HTSC). La scoperta è il frutto di uno studio internazionale condotto dai ricercatori del Politecnico di Milano, in collaborazione con l'ICMAB-CSIC di Barcellona e l'Université de Liège. La ricerca apre scenari del tutto inediti per l'elettronica avanzata, consentendo di definire zone isolanti e zone superconduttive all'interno dello stesso film sottile con una precisione finora inaccessibile.
I superconduttori ad alta temperatura rappresentano una risorsa strategica per la tecnologia quantistica, i sistemi di memoria e la computazione ad alta efficienza energetica, grazie alla loro capacità di azzerare la resistenza elettrica a temperature raggiungibili tramite il semplice e poco costoso raffreddamento ad azoto liquido. La loro natura ceramica li rende tuttavia estremamente fragili di fronte ai processi convenzionali di micro e nanofabbricazione, che rischiano di degradarne la struttura. Il fattore determinante per definire se il materiale debba comportarsi come un conduttore perfetto o come un isolante risiede nella concentrazione di ossigeno presente all'interno del reticolo cristallino.
Per superare i vincoli costruttivi tradizionali, l'équipe ha impiegato un laser fortemente focalizzato in grado di agire come una penna ad altissima risoluzione. Variando la potenza del raggio e la durata di esposizione, gli studiosi sono riusciti a controllare la concentrazione di ossigeno punto per punto, generando transizioni nette o gradienti intermedi tra le fasi del materiale. Come spiegato dalla prima autrice dello studio, Irene Biancardi del Politecnico di Milano, e dai docenti Edoardo Albisetti e Daniela Petti, il metodo consente di realizzare risonatori, componenti di memoria e architetture per la fisica quantistica senza danneggiare il campione.
La rilevanza del traguardo scientifico risiede proprio nella capacità di governare la coesistenza di fasi diverse all'interno dello stesso substrato. Se da un lato è infatti agevole produrre pellicole uniformemente ossigenate o del tutto deossigenate, come evidenziato da Anna Palau del CSIC di Barcellona, la reale sfida consisteva nel forgiare pattern complessi a geometria nanometrica all'interno del medesimo film. La tecnica si candida a diventare uno standard per la fabbricazione di dispositivi dell'informazione e della comunicazione a bassissimo consumo energetico.
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