Nell’anno in cui il premio Nobel della Fisica è stato assegnato a tre scienziati che hanno posto le basi tecnologiche per lo sviluppo di Internet e delle telecomunicazioni ottiche da una parte e per lo sviluppo dei calcolatori e della microelettronica dall’altra, un gruppo di ricercatori italiani - diretti dai professori Lorenzo Pavesi di Trento e Francesco Priolo di Catania - ha realizzato una scoperta che potrebbe rivoluzionare sia la microelettronica che Internet.

La loro scoperta potrebbe infatti permettere di:

1. usare la stessa tecnologia sia per le telecomunicazioni ottiche che per la microelettronica,
2. rendere la diffusione del laser come semiconduttore ancora più pervasiva mediante una drastica riduzione dei costi,
3. integrare i laser con i circuiti microelettronici.

Questo risultato, costantemente cercato nella comunità scientifica negli ultimi dieci anni, è stato possibile perché i ricercatori hanno ridotto le dimensioni del silicio fino a fargli raggiungere la forma di palline piccolissime (del diametro d’alcuni milionesimi di miliardesimi di metro, cioè nanometri) contenenti solo poche centinaia d’atomi. A queste dimensioni la fisica classica non funziona più ed entra in gioco la fisica quantistica. Proprio le proprietà quantistiche assunte dalla materia su questa scala hanno permesso di ottenere l’amplificazione della luce. Un raggio luminoso è stato fatto passare attraverso una piastrina contenente parecchi milioni di miliardi di queste palline. Dopo il passaggio si è misurato un raggio luminoso molto più forte di quello all’entrata. Normalmente questo non succede: la luce viene assorbita dal materiale attraverso cui passa per cui il raggio luminoso, dopo la piastrina, avrebbe dovuto essere più debole. L’aumento d’intensità della luce ne dimostra l’amplificazione.

Le proprietà di amplificazione della luce sono alla base della realizzazione dei laser a semiconduttore. La dimostrazione di tali proprietà risale al 1962 ma la costruzione e la commercializzazione su vasta scala di attrezzature basate sul raggio di luce potenziato è cominciata solo vent’anni più tardi, nei primi Anni Ottanta. Oggi i laser a semiconduttore sono la colonna portante di Internet, delle telecomunicazioni attraverso fibre ottiche, sono in tutti i lettori di CD, sono usati nella diagnostica e terapia medica: è difficile trovare un campo tecnologico nel quale non siano utilizzati. Ma i laser a semiconduttore sono fatti di un materiale diverso da quello usato nella microelettronica, che è il silicio, a causa delle proprietà fisiche di quest’ultimo: il silicio infatti assorbe la luce che lo attraversa! Ed è per questo fatto si sono dovute sviluppare due tecnologie diverse per produrre da un lato i laser a semiconduttore e dall’altro i circuiti microelettronici.

La scoperta dei ricercatori trentini e catanesi dimostra la possibilità di realizzare laser al silicio, ovvero di utilizzare una sola tecnologia per fabbricare sia i circuiti microelettronici che i laser.

Un ulteriore vantaggio viene dal fatto che i materiali usati oggigiorno per i laser sono molto costosi e difficili da trovare. Per contro il silicio è poco caro e molto diffuso. Le nostre spiagge sono fatte essenzialmente di silicio: è infatti dalla sabbia che si ricava il silicio.

I risultati conseguiti dagli scienziati italiani, che viene resa ufficialmente nota oggi, ha già avuto una forte eco nel mondo scientifico a causa, soprattutto, dell’interesse dimostrato per la possibilità di realizzare il "laser al silicio" dalla prestigiosa rivista scientifica internazionale "NATURE". Nel suo numero di novembre (da oggi in distribuzione) "Nature" dedica un articolo ai risultati del lavoro dei professori Pavesi e Priolo e li illustra ampiamente alla comunità scientifica. Inoltre il professor Priolo è stato invitato a presentare la scoperta al simposio sulla Scienza dei Materiali che si terrà, con la partecipazione di un migliaio di specialisti del settore, lunedì prossimo a Boston. Il professor Pavesi, dal canto suo, è stato invitato alla conferenza invernale della Società internazionale di Ingegneria Elettronica e Fotonica che si terrà a La Jolle (California) il prossimo gennaio.

È interessante notare che la scoperta Pavesi-Priolo è il risultato di uno sforzo di ricerca congiunto tra i Dipartimenti di Fisica delle Università di Trento e di Catania, finanziato principalmente dall’Istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM). Ed è doveroso ricordare che è il principale risultato di un’attività originata, una decina d’anni fa, dal professor S. U. Campisano di Catania, volta a studiare le proprietà optoelettroniche del silicio, economicamente supportata da progetti europei, dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) nell’ambito del progetto finalizzato materiali per l’elettronica (MADESS), dal ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica (MURST). Dal canto suo la comunità europea, nell’ambito del suo quinto "Progetto quadro", si è detta interessata a considerare un progetto di sviluppo di laser al silicio.

L’Università di Trento, in collaborazione con la Provincia Autonoma di Trento, ha avviato recentemente una grossa attività, sia didattica che di ricerca, nel campo delle telecomunicazioni e questa scoperta è la punta di diamante di tale attività.

L’università di Catania, che collabora da anni con la ST-Microelectronics (la maggior industria italiana del settore, ottava per fatturato nel mondo), ha dato vita ad un circolo virtuoso, fondato sulla sinergia fra industria ad alta tecnologia e università, che ha portato a risultati di sicuro prestigio. Tali da far parlare di Etna Valley, un fenomeno in netta controtendenza rispetto ai problemi storici del Sud Italia.