La generazione di armoniche ottiche è un processo ottico nonlineare che crea nuovi colori quando luce laser di elevata intensità interagisce con un materiale. In particolare, la generazione di seconda armonica produce luce la cui frequenza è il doppio di quella della luce incidente, quindi a partire dalla luce infrarossa invisibile può produrre un’intensa luce visibile. I processi ottici nonlineari trovano numerose applicazioni pratiche nelle tecnologie laser, nella lavorazione dei materiali e nelle telecomunicazioni.
Questi materiali, nonostante il loro spessore infinitesimo, hanno una risposta ottica nonlineare sorprendentemente elevata. I partner del progetto Graphene Flagship hanno dimostrato per la prima volta che, sfruttando in modo opportuno le proprietà di simmetria del materiale, il processo di generazione di seconda armonica in MoS2 può essere controllato in maniera molto efficace mediante l’applicazione di un impulso di luce ultrabreve, detto di gate. “La luce di colore visibile generata dal MoS2 può essere accesa o spenta in modo molto semplice tramite l’impulso di gate, su scale di tempo inferiori al milionesimo di milionesimo di secondo”, dice il Prof. Giulio Cerullo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano. La capacità di controllare otticamente, mediante l’impulso di gate, la generazione di seconda armonica in MoS2, apre la porta a nuove applicazioni tecnologiche, quali la realizzazione di dispositivi per le comunicazioni ottiche che lavorano su un amplissimo intervallo di frequenze, consentendo l’elaborazione e la trasmissione di una grandissima quantità di dati ad altissima velocità. Questi risultati confermano che i materiali bidimensionali, studiati nell’ambito del progetto Graphene Flagship, hanno proprietà fisiche molto interessanti che consentiranno la realizzazione di tecnologie radicalmente innovative.
Il Graphene Flagship è stato lanciato dall'Unione Europea nel 2013 come la più grande iniziativa di ricerca di sempre. Con un budget di 1 miliardo di euro rappresenta una nuova forma di iniziativa congiunta e coordinata di ricerca su una scala senza precedenti. L'obiettivo generale del Graphene Flagship è quello di portare, nell’arco di un decennio, il grafene e i materiali bidimensionali dai laboratori accademici ad avere un impatto sull’industria e la società europea, facilitando la crescita economica e creando nuovi posti di lavoro. Attraverso un consorzio accademicoindustriale composto da oltre 150 partner in oltre 20 paesi europei, lo sforzo di ricerca copre l'intera catena del valore, dalla produzione di materiali ai componenti e all'integrazione di sistemi, e si rivolge a una serie di obiettivi specifici che sfruttano le proprietà uniche del grafene e dei materiali bidimensionali. www.graphene-flagship.eu
