GRafene ed effetto CASimir per Sensoristica Avanzata Sensori quantistici in membrane sospese di grafene
GRANCASSA
Finanziamento del: Ente Cassa di Risparmio di Firenze
Calls: Ente Cassa di Risparmio di Firenze
Data inizio: 2015-04-01 Data fine: 2017-09-30
Budget totale: EUR 50.000,00 Quota INO del budget totale: EUR 25.000,00
Responsabile scientifico: Toninelli Costanza Responsabile scientifico per INO: Toninelli Costanza
Calls: Ente Cassa di Risparmio di Firenze
Data inizio: 2015-04-01 Data fine: 2017-09-30
Budget totale: EUR 50.000,00 Quota INO del budget totale: EUR 25.000,00
Responsabile scientifico: Toninelli Costanza Responsabile scientifico per INO: Toninelli Costanza
Principale Organizzazione/Istituzione/Azienda assegnataria: CNR – Istituto Nazionale di Ottica (INO)
altre Organizzazione/Istituzione/Azienda coinvolte:
Abstract: Una delle conseguenze più sorprendenti della meccanica quantistica è l’esistenza di forze prodotte dalle fluttuazioni del vuoto.
In pratica, fra corpi materiali si osservano delle forze, dette di Casimir, anche in assenza di radiazione elettromagnetica.
In questo progetto ci si propone di sfruttare queste forze per implementare in laboratorio un sensore quantistico di posizione.
Realizzare misure al limite quantistico (di Heisenberg) significa ottenere informazione circa la posizione di un oggetto con la minima incertezza su entrambe le variabili di posizione e velocità.
Le misure di posizione a livello quantistico sono di centrale importanza per molte applicazioni, ma rimangono una sfida aperta nel campo delle nanotecnologie, specialmente per alcuni materiali, uno fra tutti il grafene.
Eppure, grazie alle sue uniche proprietà optoelettroniche, fotoniche e meccaniche, il grafene rappresenta oggi una piattaforma privilegiata per le nanoelettronica.
La risposta che presentiamo in questo progetto si basa su una protocollo ideato a livello teorico in collaborazione con un gruppo di ricerca dell’ICFO di Barcellona, nell’ambito della Graphene Flagship.
Il protocollo consiste nell’utilizzare le fluttuazioni del campo di vuoto per instaurare un’interazione fra un risuonatore nano-meccanico di grafene ed un singolo emettitore quantistico, posto nelle vicinanze della membrana.
L’interazione porta ad uno spostamento dei livelli energetici dell’emettitore (una singola molecola organica) e quindi della sua frequenza di transizione, che può essere otticamente rivelata.
Questo meccanismo permette, in condizioni realistiche, di osservare la posizione della membrana di grafene in un tempo inferiore ad un periodo di oscillazione, con una incertezza inferiore a quella realizzabile con metodi classici.
Il concetto è radicalmente nuovo da un punto di vista fondamentale ma anche vantaggioso nella pratica, poiché permette di aumentare sensibilità e allo stesso tempo velocità di misura.
In pratica, fra corpi materiali si osservano delle forze, dette di Casimir, anche in assenza di radiazione elettromagnetica.
In questo progetto ci si propone di sfruttare queste forze per implementare in laboratorio un sensore quantistico di posizione.
Realizzare misure al limite quantistico (di Heisenberg) significa ottenere informazione circa la posizione di un oggetto con la minima incertezza su entrambe le variabili di posizione e velocità.
Le misure di posizione a livello quantistico sono di centrale importanza per molte applicazioni, ma rimangono una sfida aperta nel campo delle nanotecnologie, specialmente per alcuni materiali, uno fra tutti il grafene.
Eppure, grazie alle sue uniche proprietà optoelettroniche, fotoniche e meccaniche, il grafene rappresenta oggi una piattaforma privilegiata per le nanoelettronica.
La risposta che presentiamo in questo progetto si basa su una protocollo ideato a livello teorico in collaborazione con un gruppo di ricerca dell’ICFO di Barcellona, nell’ambito della Graphene Flagship.
Il protocollo consiste nell’utilizzare le fluttuazioni del campo di vuoto per instaurare un’interazione fra un risuonatore nano-meccanico di grafene ed un singolo emettitore quantistico, posto nelle vicinanze della membrana.
L’interazione porta ad uno spostamento dei livelli energetici dell’emettitore (una singola molecola organica) e quindi della sua frequenza di transizione, che può essere otticamente rivelata.
Questo meccanismo permette, in condizioni realistiche, di osservare la posizione della membrana di grafene in un tempo inferiore ad un periodo di oscillazione, con una incertezza inferiore a quella realizzabile con metodi classici.
Il concetto è radicalmente nuovo da un punto di vista fondamentale ma anche vantaggioso nella pratica, poiché permette di aumentare sensibilità e allo stesso tempo velocità di misura.
Esperimenti/Studi INO correlati:
Single Emitters for Quantum technologies