Anche ricercatori del Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche – FIM di Unimore – Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia impegnati da tempo in studi sui nuovi materiali quantistici ovvero gli isolanti topologici, oggetto delle scoperte che di recente hanno portato David Thouless, Duncan Haldane e Michael Kosterlitz a ricevere il Nobel per la fisica 2016.
Le consolidate collaborazioni con i “neo Nobel” sono la gratificazione dell’impegno che da anni i ricercatori del FIM di Unimore pongono nei loro studi su fisica della materia, nano-fisica, sulle proprietà elettroniche dei solidi e sulla fisica delle superfici e del grafene. I fisici di Unimore sono da anni attivi nel settore dei “materiali topologici” che stanno attuando una vera rivoluzione nel campo della conduzione senza dispersione. Infatti, i materiali topologici sono isolanti nel volume, ma conduttori al bordo, e la corrente è trasportata senza dissipazione, proprio a causa dell’ordine topologico che è in grado di proteggere gli stati elettronici, ovvero di renderli insensibili al disordine e all’ambiente esterno. Un aspetto fondamentale quando si vogliono sfruttare gli stati quantistici per codificare in modo stabile l’informazione e sviluppare così computer quantistici.
“E’ oggi possibile realizzare fasi topologiche in modo controllato. Ci siamo dedicati – afferma la prof.ssa Franca Manghi, professore di fisica della Materia a Unimore – allo studio dei materiali topologici proprio prendendo le mosse dagli studi di Duncan Haldane, uno dei tre Nobel 2016. Negli anni 80 Haldane aveva suggerito, su basi puramente speculative, la possibilità di ottenere comportamenti topologici che solo successivamente sono stati realizzati in laboratorio. I fisici del dipartimento FIM del nostro Ateneo sono da sempre all’avanguardia sulla fisica della materia, e specificamente sulla nano-fisica, sulle proprietà elettroniche dei solidi e sulla fisica delle superfici e del grafene. Recentemente il FIM ha acquisito competenza anche nel campo della fisica teorica delle interazioni fondamentali. E proprio la sinergia tra queste diverse competenze ha permesso al gruppo di fisica teorica del FIM di produrre importanti pubblicazioni nel campo degli isolanti topologici e coinvolgere studenti e dottorandi nello studio di questi stati esotici della materia”.
Anche i matematici, che fanno sempre parte dello stesso Dipartimento FIM di Unimore, sono coinvolti nelle ricerche riconosciute dalla assegnazione ai tre fisici del premio Nobel. Cristian Giardinà, professore di Fisica Matematica di Unimore, autore di due lavori svolti in collaborazione con Mike Kosterlitz, uno dei tre ricercatori premiati, commenta: “E’ interessante notare che nell’assegnazione dei premi Nobel per la fisica ci sia una inversione di tendenza rispetto agli ultimi anni. Il premio di quest’anno è conferito a studi puramente teorici con una forte caratterizzazione matematica che, in sorprendente anticipo rispetto ai tempi, hanno poi trovato conferme sperimentali nella fisica della materia. Il cambio di passo riconosce l’impatto delle teorie la cui base è strettamente matematica, ancora prima che seguano le verifiche sperimentali. Mike Kosterlitz è uno straordinario esempio di ricercatore che ha saputo utilizzare la matematica per elaborare la teoria delle transizioni di fase dei magneti planari per andare oltre quelle che erano le conoscenze sperimentali disponibili. La mia personale esperienza di interazione con lui mi ha rivelato, oltre che una persona estremamente gradevole sul piano umano, un grandissimo scienziato in grado di comprendere sia la teoria che gli esperimenti. Figure di questo tipo sono oggi sempre più rare”.
