Scienza ultraveloce

Temi di ricerca

Dinamica ultraveloce nei materiali quantistici

Molti fenomeni fisici fondamentali nei materiali solidi avvengono su scale di tempo di pico e femtosecondi. Questi fenomeni sono responsabili di stati della materia non ancora del tutto compresi, in particolare nei cosiddetti materiali quantistici, che potrebbero trasformare profondamente la tecnologia oltre il silicio. In questo tipo di ricerche, utilizziamo campi di luce intensa, dal terahertz al visibile, per indurre eccitazioni transitorie nei solidi, concentrandoci sulle dinamiche di spin e fononi. La dinamica viene analizzata utilizzando sonde a femtosecondi ottiche e raggi X.

Imaging della dinamica degli spin su scala nanometrica

Come si muovono gli spin su scala nanometrica? Come possiamo rilevare le correnti spin-polarizzate e le dinamiche di spin che esse inducono? Il dicroismo magnetico circolare a raggi X (XMCD), combinato con la microscopia a scansione di raggi X presso sorgenti di luce di sincrotrone o con l'imaging coerente a raggi X presso laser a elettroni liberi, offre un modo potente per ottenere una visione completa della fisica degli spin con una risoluzione nanometrica. Questa ricerca ha il potenziale per influenzare la progettazione dei dispositivi di archiviazione magnetica utilizzati nei data center di tutto il mondo, verso un consumo energetico più sostenibile del mondo digitale.

Luce non lineare e quantistica

L'avvento dei laser ha rivoluzionato la scienza e la tecnologia e ha aperto il campo dell'ottica non lineare, che studia i fenomeni che si verificano in regime di forte interazione luce-materia. In questo tipo di ricerca, studiamo i processi non lineari al di là del regime ottico, nelle inesplorate gamme dei terahertz e dei raggi X, come la tecnica di spettroscopia a reticolo transiente usando laser a elettroni liberi. Inoltre, gli stessi processi ottici non lineari consentono la creazione di stati quantistici con fotoni entangled. Investighiamo la possibilità di usare tali fotoni per creare nuovi tipi di spettroscopia per studiare materiali quantistici.