Computer più veloci. Pannelli solari più efficienti. Auto elettriche più potenti.

I ricercatori della Northeastern stanno aiutando a trasformare questi progressi tecnologici in realtà. Stanno sviluppando modi per modificare le proprietà elettriche e magnetiche dei materiali utilizzati per creare circuiti che alimentano l'elettronica che usiamo ogni giorno.

"Il tipo di idee che stiamo esplorando ci offre un modo per ottenere di più da un materiale, "dice Gregory Fiete, un professore di fisica alla Northeastern. "Potremmo prendere materiali che potrebbero essere di uso comune in elettronica, come silicio o arseniuro di gallio nel tuo smartphone, e possiamo convincerli a fare cose che non fanno in questo momento".

Materiali come il silicio hanno aiutato i ricercatori a costruire affidabili, basso costo, circuiti ad alta efficienza energetica per alimentare la nostra elettronica. I fisici stanno lavorando ai prossimi progressi utilizzando nuovi, materiali più complessi. Negli ultimi anni, sono stati in grado di cambiare il modo in cui questi nuovi materiali conducono l'elettricità o interagiscono con la luce, tra l'altro, mettendoli vicino a un forte magnete o collegandoli a una batteria. Ciò ha aperto nuove possibilità per la progettazione della prossima generazione di elettronica.

Ora, Fiete e il suo studente di dottorato Michael Vogl hanno dimostrato un modo teorico per alterare in modo prevedibile queste proprietà elettriche e magnetiche sparando al materiale con un laser.

Le caratteristiche di un materiale, compreso se si tratta di un efficace conduttore di elettricità, dipende dalla disposizione degli elettroni al suo interno. Un campo magnetico costante o una corrente da una batteria possono cambiare questa disposizione. Un laser può fare la stessa cosa, ma è un po' più complicato da prevedere. I laser sono onde di luce ben organizzate; i campi elettromagnetici che creano sono costantemente fluttuanti.

"Quando l'impulso di luce si muove attraverso un materiale, cambia le proprietà del materiale in modo molto drammatico, e spesso in tempi brevissimi, " dice Fiete. "Il lavoro che abbiamo fatto ci aiuta a capire che tipo di pulsazioni dovremmo usare per ottenere determinati effetti desiderati".

La natura in continua evoluzione della luce può anche aiutare i fisici a spostare i materiali in nuovi stati a cui non è possibile accedere con altri metodi. Alcuni di questi nuovi stati potrebbero rendere un materiale più sensibile ai campi elettrici o magnetici, che potrebbe essere utilizzato per migliorare la tecnologia medica e i sensori di sicurezza. Altri potrebbero renderlo più efficiente nel trasportare informazioni, che potrebbe essere utilizzato per velocizzare le connessioni Internet.

"Quello che facciamo nella mia comunità è cercare di capire i principi di base in base ai quali opera la natura, " dice Fiete. "Poi quei principi vengono raccolti da, dire, ingegneri elettrici che desiderano utilizzarli per costruire un dispositivo di rilevamento o un dispositivo di comunicazione. Si diffonde verso l'alto e verso l'esterno in molti settori diversi".