Qualche anno fa il gruppo guidato dal professor Alex Zettle del dipartimento di fisica di UC Berkeley annunciò di avere sperimentato un circuito discriminatore basato sui nanotubi di carbonio, realizzando così quella che veniva definita la "più piccola radio del mondo": 200 nanometri per rivelare una portante modulata, più qualche componente per amplificare il segnale. Ne avevo parlato anch'io qui.
Oggi dalla Finlandia e in particolare dalla nuova Aalto University - un consorzio multidisciplinare che riunisce tre atenei di Helsinki e Espoo per mettere insieme scienza, tecnologia, arte, design e economia - arriva la notizia di un'altra applicazione della nanotecnologia, questa volta per l'amplificazione delle microonde non con l'elettronica ma con la risonanza meccanica. La scoperta è stata annunciata da un gruppo del Laboratorio delle basse temperature della Aalto dove lavora anche uno scienziato italiano, Francesco Massel (nella foto è il terzo da destra, con la sciarpa), co-autore dell'articolo pubblicato su Nature e intitolato "Microwave amplification with nanomechanical resonators".
Massel e i suoi colleghi hanno messo a punto un dispositivo formato da una cavità e da una "corda" posta a contatto con il risuonatore, il tutto su scale di grandezza nanometriche. L'idea era di raffreddare l'accrocchio fino a portarlo al suo stato quantico fondamentale, cosa puntualmente misurata attraverso l'affievolirsi di un segnale di prova. A quel punto i ricercatori si sono accorti che variando leggermente la frequenza del laser a micronde utilizzato per "pilotare" la cavità, il segnale di prova veniva amplificato enormemente. Come in una chitarra nanometrica, la corda del dispositivo entrava in risonanza con la cassa rappresentata dalla cavità. Detta così sembra solo un banale effetto collaterale di un esperimento, ma non è così. L'utilità è rappresentata dallo stato del risuonatore, che si avvicina molto al limite ideale fissato dalle leggi della meccanica quantistica. A differenza di un amplificatore tradizionale, che introduce rumore in ogni misura, il dispositivo realizzato alla Aalto funziona, come dicono gli scienziati, "ai limiti quantistici". L'oscillatore meccanico consentirebbe cioè di rilevare e amplificare segnali radio molto deboli anche a frequenze estremamente elevate. Come in uno strumento musicale, variando le caratteristiche meccaniche del risuonatore, si potrebbero per esempio amplificare segnali a teraHertz di frequenza, fatto assolutamente non banale anche a causa della assoluta semplicità di un "circuito" costituito da due oscillatori lineari. I ricercatori sostengono che la costruzione di questi amplificatori risulterebbe molto più facile rispetto a dispositivi basati sulla giunzione di Josephson, una specie di transistor superconduttore utilizzato in applicazioni esoteriche come gli SQUID (sensibilissimi magnetometri che trovano impiego in campi come la neurofisiologia).
