Il grafene continua a stupirci. Infatti, il team di ricercatori del progetto Graphene Flagship ha appena mostrato per la prima volta un nuova proprietà del grafene: la capacità di generare luce alla terza armonica ottica, controllabile elettricamente. Questa scoperta, raccontano su Nature Nanotechnology i ricercatori del Politecnico di Milano, della University of Cambridge e dell’Istituto Italiano di Tecnologia, sarà alla base dello sviluppo di dispositivi ottici miniaturizzati che sfruttino frequenze ottiche (finora inutilizzate) per elaborare e trasmettere su banda larga una impressionante quantità di dati.

“Il grafene è un materiale che non finisce mai di sorprenderci”, ci ha spiegato Giulio Cerullo, del dipartimento di Fisica del Politecnico. “Nel nostro studio abbiamo scoperto la capacità del grafene di accendersi a comando, generando luce di nuovi colori con una efficienza controllata elettricamente”.

Ma facciamo un passo indietro. In gergo tecnico, la generazione di armoniche ottiche è un processo ottico nonlineare che crea nuovi colori quando un laser di elevata intensità interagisce con un materiale. In questa ricerca, per generazione di terza armonica si intende la produzione di una luce la cui frequenza è il triplo di quella della luce incidente. A partire dalla luce infrarossa invisibile, quindi, si può produrre una intensa luce visibile.

“Pensavamo che il grafene, il materiale più sottile esistente, avesse una risposta ottica trascutabile”, prosegue Cerullo. “Invece, abbiamo osservato che questo materiale ha una risposta ottica nonlineare sorprendentemente elevata. Ma non solo: siamo riusciti a pilotare la forza della risposta ottica del grafene applicando una tensione elettrica”.

I ricercatori, infatti, hanno dimostrato per la prima volta che il processo di generazione di terza armonica nel grafene può essere controllato mediante l’applicazione di un campo elettrico esterno. In altre parole, la luce di colore visibile generata dal grafene può essere accesa o spenta in modo molto semplice tramite una tensione applicata al materiale.

“Una proprietà del tutto inaspettata – commenta Cerullo – ed è l’unico materiale che riesce a farlo”.

Questa nuova proprietà ottica del grafene, precisa l’esperto, potrebbe portare in futuro allo sviluppo di dispositivi miniaturizzati completamente nuovi. “Ora stiamo cercando di capire quali applicazioni potrebbe avere questa rivoluzionaria proprietà del grafene”, conclude Cerullo. “Per esempio, potrebbe portare a dispositivi per le comunicazioni ottiche, che tramettono l’informazione luminosa su fibre ottiche, consentendo quindi l’elaborazione e la trasmissione di quantità di informazioni sempre maggiori e sempre più velocemente”.