Uno studio del Dipartimento di Fisica, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, apre nuove prospettive nel campo della Fisica della materia. La ricerca, condotta in collaborazione con l'Università di Erlangen, i laboratori di Elettra Sincrotrone Trieste, l'Helmholtz-Zentrum di Dresda, il CNR-IOM e lo Jožef Stefan Institute di Lubiana, ha dimostrato la straordinaria capacità di trasformare un sistema da metallo a isolante attraverso il controllo dell’interazione tra il materiale e il campo elettromagnetico che lo circonda.

L’ideà è stata quella di inserire materiali quantistici in cavità ottiche (tra due specchi) in modo da controllare lo scambio continuo di fotoni tra materiali e cavità. Così facendo è stato possibile controllare le proprietà del materiale attraverso movimenti microscopici degli specchi che lo circondano. Nel caso specifico i ricercatori del gruppo coordinato dal Prof. Fausti hanno scoperto che regolando meccanicamente la posizione di due specchi  tra cui il materiale è inserito, è possibile ottenere una transizione reversibile tra la fase isolante e la fase metallica di in un cristallo di disolfuro di tantalio.

Questo lavoro riveste grande interesse non solo per la ricerca fisica fondamentale, ma anche per applicazioni pratiche nei settori dell'elettronica, dello stoccaggio dell'energia e dell'informatica quantistica. I materiali quantistici, che includono superconduttori, isolanti topologici e materiali spin liquid, sono caratterizzati da proprietà anomale dovute all'interazione tra elettroni, vibrazioni ed eccitazioni magnetiche. La ricerca ha dimostrato che anche le caratteristiche del campo elettromagnetico circostante possono influenzare significativamente tali materiali.

Il risultato apre prospettive inesplorate per il controllo della termodinamica e delle proprietà dei materiali quantistici. Lo stesso gruppo di ricerca sta ora esplorando la possibilità di controllare proprietà quantistiche della materia come la superconduttività con uno schema simile, aprendo così la prospettiva che inserire materiali in cavità ottiche possa essere la chiave per ottenere superconduttori che funzionino a temperature sempre più vicine a quelle ambientali.