La luce può spostare la materia? Ecco la risposta della Rice University

Immaginare la luce come semplice fonte di illuminazione è ormai riduttivo. Recenti studi mostrano che può interagire con la materia in modi inaspettati, fino a produrre veri spostamenti atomici. Alla Rice University, i ricercatori hanno dimostrato che un fascio laser può deformare strutture cristalline sottilissime. Aprendo nuove prospettive nella fisica dei materiali e nella progettazione di dispositivi optoelettronici. Il fulcro della scoperta riguarda i semiconduttori bidimensionali Janus, caratterizzati da una composizione interna asimmetrica. A differenza dei materiali convenzionali, i due strati atomici che li compongono contengono elementi chimici differenti. Generando una polarità che li rende particolarmente sensibili alla luce, ai campi elettrici e alla pressione meccanica. Tale peculiarità amplifica le forze esercitate dai fotoni, rendendo visibili effetti microscopici altrimenti impercettibili.

La luce può spostare la materia: scopriamo la recente scoperta

Per evidenziare tali interazioni, il team ha impiegato un doppio strato costituito da molibdeno, zolfo e selenio combinato con molibdeno e zolfo, illuminandolo con laser di diverse lunghezze d’onda. Attraverso la tecnica della second harmonic generation (SHG), che misura la luce emessa a frequenza doppia rispetto a quella incidente, i ricercatori hanno osservato un cambiamento nel pattern ottico del materiale. Normalmente simmetrico, il disegno a “fiore a sei petali” si deforma quando il laser muove gli atomi. Fornendo una prova diretta di come la luce possa esercitare una forza meccanica sul reticolo cristallino.

Come spiegato da Kunyan Zhang, prima autrice dello studio, i materiali Janus esaltano le forze ottiche interne, rendendole misurabili in maniera indiretta. Ciò significa che la luce, pur producendo effetti minimi nei materiali comuni, diventa uno strumento efficace per manipolare strutture atomiche. Ciò grazie all’intenso accoppiamento tra gli strati del TMD Janus. Le applicazioni potenziali di tale scoperta spaziano dalla creazione di chip ottici più veloci e meno soggetti a surriscaldamento, a sensori e dispositivi quantistici in grado di adattarsi in tempo reale alle forze della luce. Tali risultati offrono uno sguardo innovativo sulle possibilità della fotonica avanzata, suggerendo che il futuro della tecnologia non sarà solo elettronico, ma intrecciato con la luce stessa.