Ricercatori della TU Kaiserslautern coinvolti in misurazioni terahertz quantistiche ottiche dello spessore degli strati

Configurazione sperimentale per la misurazione dello spessore delle pellicole tramite ottica quantistica nel range spettrale terahertz attraverso la misurazione di fotoni visibili. (Foto: Fraunhofer ITWM)

Ricercatori della Technische Universität Kaiserslautern (TUK) e del Fraunhofer ITWM dimostrano per la prima volta la misurazione dello spessore dei strati mediante interferenza quantistica terahertz. Il progetto principale QUILT degli istituti Fraunhofer si occupa tra l'altro della rilevazione di onde terahertz basata su nuovi metodi quantistici ottici. Dei primi successi riferiscono i ricercatori del Fraunhofer ITWM e della TUK nell'uscita di marzo della rinomata rivista specializzata "Science Advances", pubblicata dall'"American Association for the Advancement of Science".

QUILT sta per "Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions" e costituisce per diversi istituti Fraunhofer la base per sviluppare o migliorare sistemi di misurazione basati sulla quantistica in vari intervalli spettrali. Presso il Fraunhofer ITWM vengono sfruttate le proprietà dei fotoni entangled nel giovane campo di ricerca della sensorizzazione quantistica.

"Nonostante lo sviluppo continuo della tecnologia terahertz negli ultimi anni, la cattura di un'immagine in questa regione spettrale rimane ancora una grande sfida tecnica", afferma il fisico sperimentale Prof. Georg von Freymann, responsabile del settore di ricerca e insegnamento Tecnologie Ottiche e Fotonica alla TUK e responsabile del dipartimento di Caratterizzazione e Test dei Materiali al Fraunhofer ITWM. "Al contrario, oggi anche le fotocamere di smartphone o PC sono altamente sviluppate e offrono alta risoluzione e efficienza di rilevamento a costi moderati." Un nuovo metodo di misurazione può rappresentare una soluzione: grazie a metodi ottici quantistici, le proprietà dei fotoni nel campo spettrale terahertz possono essere trasferite a fotoni visibili più facili da rilevare, rendendo più semplice l'analisi delle informazioni provenienti dai fotoni terahertz.

"Lo scorso anno abbiamo posto le basi per il principio di misurazione da realizzare, ora siamo riusciti a osservare l'interferenza quantistica nel campo spettrale terahertz con l'aiuto di fotoni visibili", afferma Björn Haase, uno dei dottorandi coinvolti alla TUK. Il suo collega Mirco Kutas aggiunge: "Siamo riusciti per la prima volta a rendere accessibili le onde terahertz anche per esperimenti su campioni esterni." Gli esperimenti hanno beneficiato anche del supporto di fisici teorici del dipartimento di Ottimizzazione del Fraunhofer ITWM. "I risultati delle simulazioni mostrano un'ottima corrispondenza con l'esperimento", spiega la Dr.ssa Patricia Bickert, responsabile principale della modellazione teorica.

Ciò ha permesso di determinare lo spessore di vari campioni, che interagiscono solo con onde terahertz, attraverso la rilevazione della luce visibile. Si tratta delle prime indagini di questo tipo al mondo.

Per ulteriori informazioni, visitare le pagine del Fraunhofer ITWM (https://www.itwm.fraunhofer.de/de/presse-publikationen/presseinformationen/2020/2020_03_17-quantenoptische-terahertz-messung.html) e sulla rivista "Science Advances": https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaaz8065.

Domande a:
Prof. Dr. rer. nat. Georg von Freymann
Lezione di Tecnologie Ottiche e Fotonica
Email: georg.freymann@physik.uni-kl.de
Tel.: 0631 205-5225