In una svolta che potrebbe aprire la strada a nuovi materiali e tecnologie quantistiche, gli scienziati hanno scoperto come si comporta la luce nei solidi informi, noti come materiali amorfi, privi della struttura cristallina regolare dei solidi tradizionali. Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Nature, fa luce sulle misteriose proprietà di questi materiali disordinati e potrebbe portare a progressi in campi come l’ottica, l’optoelettronica e le energie rinnovabili.

I materiali amorfi, come il vetro e alcuni polimeri, sono ovunque intorno a noi. Sono spesso utilizzati in oggetti di uso quotidiano come finestre, bottiglie e sacchetti di plastica. Nonostante la loro presenza diffusa, capire come la luce interagisce con questi materiali è stata una sfida a causa della loro mancanza di ordine a lungo raggio.

Nel nuovo studio, un team internazionale di ricercatori, guidato da scienziati dell’Università di Cambridge e dell’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), ha affrontato questa sfida combinando calcoli teorici con tecniche sperimentali all’avanguardia.

Il team si è concentrato su un tipo specifico di materiale amorfo noto come vetro calcogenuro. Hanno utilizzato una combinazione di diffusione dei raggi X e simulazioni al computer per mappare l’intricata struttura atomica del vetro e capire come influenza il comportamento della luce.

I risultati hanno rivelato che la luce non si muove attraverso i materiali amorfi nello stesso modo in cui lo fa nei cristalli. Presenta invece un comportamento complesso che può essere descritto come una combinazione di proprietà ondulatorie e particellari. Questa scoperta sfida la visione tradizionale della luce come una semplice onda e apre nuove possibilità per manipolare la luce in questi sistemi disordinati.

I ricercatori hanno anche scoperto che le proprietà della luce nei materiali amorfi dipendono dalla disposizione specifica degli atomi all'interno del materiale. Questa scoperta suggerisce che potrebbe essere possibile progettare e ingegnerizzare materiali amorfi con proprietà ottiche su misura per applicazioni specifiche.

"Il nostro lavoro apre nuove strade per esplorare e comprendere il comportamento della luce nei materiali amorfi", ha affermato il professor Steve Elliott, autore senior dello studio dell'Università di Cambridge. "Questa conoscenza potrebbe portare allo sviluppo di nuovi materiali e dispositivi con proprietà ottiche avanzate, come celle solari efficienti, fibre ottiche e sensori."

Le scoperte del team hanno implicazioni per campi che vanno oltre l'ottica. Ad esempio, i materiali amorfi sono anche candidati promettenti per l’uso nelle tecnologie quantistiche, dove la capacità di controllare e manipolare la luce a livello quantistico è cruciale per il progresso dell’informatica quantistica e della comunicazione quantistica.

"La capacità di comprendere e controllare la luce nei materiali amorfi è essenziale per realizzare il pieno potenziale di questi materiali in varie applicazioni tecnologiche", ha affermato il professor Takeshi Egami, coautore dello studio dell'OIST.

Lo studio rappresenta un significativo passo avanti nella nostra comprensione dei materiali amorfi e delle loro interazioni con la luce. Apre la strada a ulteriori ricerche e innovazioni, aprendo nuove strade per esplorare l’affascinante mondo dei solidi disordinati e le loro potenziali applicazioni in vari campi scientifici e tecnologici.