I ricercatori hanno trovato prove di una fase anomala della materia che si prevedeva esistesse negli anni '60. Sfruttare le sue proprietà potrebbe aprire la strada a nuove tecnologie in grado di condividere le informazioni senza perdite di energia. Questi risultati sono riportati sulla rivista Progressi scientifici .

Durante l'indagine su un materiale quantistico, i ricercatori dell'Università di Cambridge che hanno condotto lo studio hanno osservato la presenza di onde di energia inaspettatamente veloci che si increspano attraverso il materiale quando lo hanno esposto a impulsi laser brevi e intensi. Sono stati in grado di effettuare queste osservazioni utilizzando un microscopico autovelox in grado di tracciare movimenti piccoli e molto veloci su una scala che è difficile con molte altre tecniche. Questa tecnica sonda il materiale con due impulsi luminosi:il primo lo disturba e crea onde - o oscillazioni - che si propagano verso l'esterno in cerchi concentrici, allo stesso modo di far cadere un sasso in uno stagno; il secondo impulso di luce scatta un'istantanea di queste onde in diversi momenti. Mettere insieme, queste immagini hanno permesso loro di osservare come si comportano queste onde, e per capire il loro 'limite di velocità'.

"A temperatura ambiente, queste onde si muovono ad un centesimo della velocità della luce, molto più velocemente di quanto ci aspetteremmo in un materiale normale. Ma quando andiamo a temperature più alte, è come se lo stagno si fosse ghiacciato, " ha spiegato il primo autore Hope Bretscher, che ha svolto questa ricerca presso il Cavendish Laboratory di Cambridge. "Non vediamo affatto queste onde allontanarsi dalla roccia. Abbiamo passato molto tempo a cercare il motivo per cui potrebbe verificarsi un comportamento così bizzarro".

L'unica spiegazione che sembrava adattarsi a tutte le osservazioni sperimentali era che gli ospiti materiali, a temperatura ambiente, una fase "isolante eccitonica" della materia, che mentre teoricamente previsto, aveva eluso il rilevamento per decenni.

"In un isolante eccitonico, le onde di energia osservate sono supportate da particelle di carica neutra che possono muoversi a velocità simili a quelle degli elettroni. È importante sottolineare che queste particelle potrebbero trasportare informazioni senza essere ostacolate dai meccanismi di dissipazione che, nei materiali più comuni, influenzare le particelle cariche come gli elettroni, " ha detto il dottor Akshay Rao del Laboratorio Cavendish, che ha condotto la ricerca. "Questa proprietà potrebbe fornire un percorso più semplice verso la temperatura ambiente, calcolo del risparmio energetico rispetto a quello della superconduttività."

Il team di Cambridge ha quindi lavorato con teorici di tutto il mondo per sviluppare un modello su come esiste questa fase di isolamento eccitonico, e perché queste onde si comportano in questo modo.

"I teorici hanno predetto l'esistenza di questa fase anomala decenni fa, ma le sfide sperimentali per vedere le prove di ciò hanno fatto sì che solo ora siamo in grado di applicare strutture precedentemente sviluppate per fornire un quadro migliore di come si comporta in un materiale reale, " ha commentato Yuta Murakami, del Tokyo Institute of Technology, che ha collaborato allo studio.

"Il trasferimento di energia senza dissipazione sfida la nostra attuale comprensione del trasporto nei materiali quantistici e apre l'immaginazione dei teorici a nuovi modi per la loro futura manipolazione, " ha detto il collaboratore Denis Gole, dell'Istituto Jozef Stefan e dell'Università di Lubiana.

"Questo lavoro ci avvicina di un passo verso il raggiungimento di alcune applicazioni incredibilmente efficienti dal punto di vista energetico che possono sfruttare questa proprietà, anche nei computer, " ha concluso il dottor Rao.