Il campo della fotonica non lineare ultraveloce è ormai diventato il fulcro di numerosi studi, in quanto consente una serie di applicazioni nella spettroscopia avanzata su chip e nell'elaborazione delle informazioni. Quest'ultimo in particolare richiede un indice di rifrazione ottico fortemente dipendente dall'intensità in grado di modulare gli impulsi ottici più velocemente di scale temporali anche di picosecondi e su scale submillimetriche adatte alla fotonica integrata.

Nonostante gli enormi progressi compiuti in questo campo, attualmente non esiste una piattaforma che fornisca tali caratteristiche per la gamma spettrale dell'ultravioletto (UV), è qui che gli spettri a banda larga generati dalla modulazione non lineare possono essere utilizzati per nuovi dispositivi di spettroscopia chimica e biochimica ultraveloci su chip.

Ora, un team internazionale di scienziati, tra cui l'EPFL, ha raggiunto una non linearità gigantesca degli stati ibridi UV della materia luminosa ("eccitoni-polaritoni") fino a temperatura ambiente in una guida d'onda fatta di AlInGaN, un materiale semiconduttore ad ampia banda proibita dietro la tecnologia di illuminazione a stato solido (ad esempio LED bianchi) e diodi laser blu.

Pubblicato in Comunicazioni sulla natura, lo studio è una collaborazione tra l'Università di Sheffield, ITMO San Pietroburgo, Chalmers University of Technology, l'Università d'Islanda, e il LASPE presso l'Istituto di Fisica della Scuola di Scienze di Base dell'EPFL.

Gli scienziati hanno utilizzato un dispositivo compatto lungo 100 um, per misurare un ampliamento spettrale non lineare ultraveloce di impulsi UV con una non linearità 1000 volte maggiore di quella osservata nei comuni materiali UV non lineari, che è paragonabile ai dispositivi polariton non UV.

L'utilizzo di AlInGaN è un passo significativo verso una nuova generazione di sorgenti luminose UV non lineari integrate per spettroscopia e misurazione avanzate. "Il sistema AlInGaN è una piattaforma di semiconduttori altamente robusta e matura che mostra forti transizioni ottiche eccitoniche fino alla temperatura ambiente nell'intervallo spettrale UV, " dice Raphaël Butté dell'EPFL, che ha lavorato allo studio.