Ci sono ricercatori italiani citati dalla Fondazione Nobel fra i pionieri delle ricerche premiate con il Nobel per la Fisica 2023 ad Agostini, Krausz e L’Huiller: sono i componenti del gruppo di ricerca di Mauro Nisoli del Politecnico di Milano. Il loro contributo alle ricerche di Krausz viene citato nel documento di approfondimento sul background scientifico del premio stilato dalla Commissione Nobel per la Fisica. “Il percorso verso gli impulsi ad attosecondi isolati ha richiesto sviluppi tecnici che Krausz ha esplorato insieme al suo gruppo di ricerca a Vienna in collaborazione con il gruppo di Mauro Nisoli a Milano. La collaborazione Milano-Vienna – si legge nel documento – ha portato alla produzione di quelli che allora erano gli impulsi più brevi di sempre”.
“Per noi è una grandissima soddisfazione“, dice all’ANSA Mauro Nisoli, Professore ordinario di struttura della materia al Politecnico. Fu proprio lui, nel 1997, a recarsi personalmente nel laboratorio di Krausz a Vienna per applicare la compressione di impulsi laser ad alta energia con la tecnica di fibra cava (basata sull’uso di un capillare di vetro riempito con gas nobili) che era stata inventata al Dipartimento di Fisica del Politecnico l’anno precedente. “Krausz ha usato proprio questi impulsi compressi per generare per la prima volta i suoi impulsi ad attosecondi. Quindi – sottolinea Nisoli – possiamo dire di aver dato un contributo molto importante”.
Il gruppo del Politecnico di Milano è considerato a livello internazionale tra i pionieri nel campo degli attosecondi. “In Italia siamo gli unici ad avere un centro di ricerca dedicato – ricorda Nisoli – finanziato grazie a fondi del Consiglio europeo della ricerca (Erc) e nato grazie alla lunga tradizione sui laser a impulsi ultrabrevi che risale agli anni Settanta con il Professor Orazio Svelto“. Anche un altro Premio Nobel per la Fisica, Gerard Mourou, aveva sottolineato più volte il suo stretto rapporto di collaborazione con il Politecnico. Nel 2019, in occasione di una lectio magistralis a Milano, aveva affermato: “conosco il Professor Orazio Svelto da 40 anni e il suo gruppo qui al Politecnico è tra i migliori in Europa e al mondo nel campo”.
Nobel Fisica: dall’Italia un contributo fondamentale
“Orazio Svelto, uno dei padri del laser in Italia, insieme alla sua scuola al Politecnico di Milano, a cominciare da Mauro Nisoli e Sandro De Silvestri, ha ottenuto risultati determinanti che hanno portato ai successi premiati oggi dal Nobel”, osserva il fisico Massimo Inguscio, già Presidente del Consiglio Nazionale delle Ricerche e socio dell’Accademia dei Lincei. A Svelto, che è anche membro dell’Accademia, si deve “la tecnica per la generazione di impulsi di luce della lunghezza di pochi femtosecondi, che ha consentito la produzione di armoniche di ordine elevato, e ha verificato le loro proprietà di coerenza, fondamentali per la generazione di singoli impulsi agli attosecondi”.
Per il Nobel Giorgio Parisi, “fra le applicazioni più strabilianti della tecnica inventata da Svelto va ricordata la ‘fotografia’ del moto degli elettroni in molecole di idrogeno o di interesse biologico”. Il laser, prosegue Parisi, “fu inventato nel1960, da allora sono più di 20 gli scienziati premiati con il Nobel per lo sviluppo e l’utilizzo di questa tecnologia, che come si disse, ‘era una soluzione in cerca di problemi’. Il futuro della scienza, e quindi della vita di tutti, dipende anche da queste ricerche. Fa piacere annotare – conclude il Nobel – che l’Italia è protagonista in questo settore con il Politecnico di Milano e il Lens di Firenze. Occorre sostenere questi poli di eccellenza con fondi adeguati e concorsi per giovani ricercatori”.
Alcuni degli esperimenti partirono da Arcetri
Alcuni degli esperimenti che hanno portato ai risultati di oggi hanno avuto luogo sulla collina di Arcetri (Firenze) nel 1998. Lo ricorda il ricercatore Marco Bellini, dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche di Firenze (Cnr-Ino), che in quell’anno, presso il Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non-lineari (Lens), mostrò per la prima volta il ruolo delle diverse traiettorie degli elettroni coinvolti nel processo di generazione di armoniche. “Questo e altri esperimenti, svolti in collaborazione con Theodor Hansch (Premio Nobel per la Fisica nel 2005 per l’invenzione dei pettini di frequenza ottici) e con il gruppo di Anne L’Huillier, hanno gettato le basi per la realizzazione controllata di treni di impulsi agli attosecondi e per la nascita dell’attofisica, la scienza che studia tali fenomeni estremi“, spiega Bellini. “Il campo di ricerca aperto da questa nuova finestra di osservazione del mondo è oggi in piena espansione e promette applicazioni che spaziano dalla fisica, alla chimica, alla scienza dei materiali, fino allo sviluppo di nuove tecniche di diagnosi basate sulla rivelazione di molecole biologiche”.
Nobel Fisica: dal fotovoltaico ai tumori, tante applicazioni
Dall’elettronica alla chimica, passando per il fotovoltaico e lo studio dei tumori: sono tantissime le possibili applicazioni che potranno scaturire dalle ricerche sugli impulsi ad attosecondi premiate con il Nobel per la Fisica ad Agostini, Krausz e L’Huiller. Lo spiega Mauro Nisoli, Professore ordinario del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano. Uno dei più avveniristici filoni di ricerca che stanno prendendo forma in questi ultimi anni è quello dell’attochimica, un nuovo tipo di chimica in cui “impulsi di luce ultrabrevi vengono usati per forzare le molecole a fare reazioni che altrimenti non accadrebbero”, afferma Nisoli.
“Questo ci permetterà di ottenere nuove molecole con caratteristiche speciali. Al Politecnico, per esempio, abbiamo vinto un finanziamento europeo (Erc Synergy Grant Tomatto) da 12 milioni di euro (5 milioni all’ateneo milanese) con l’obiettivo finale di ingegnerizzare la risposta di alcune molecole per la realizzazione di materiali con migliori caratteristiche opto-elettroniche. Si tratta ancora di una ricerca di base, non applicata, ma in futuro potrà portare a dispositivi con proprietà fotovoltaiche più avanzate e un trasferimento di carica più rapido“, dice Nisoli.
Computer e dispositivi elettronici con una velocità molto superiore a quelli attuali potranno poi derivare da un altro filone di ricerca in atto sempre al Politecnico, che “riguarda la dinamica ultraveloce in materiali semiconduttori e bidimensionali come il grafene“. Una delle sfide più ardue e affascinanti sarà quella di impiegare gli impulsi ad attosecondi per studiare molecole di interesse biologico. “Al Politecnico abbiamo iniziato nel 2014 studiando un amminoacido, ma l’obiettivo è quello di studiare anche altre molecole nel loro ambiente naturale, l’acqua, che ad oggi rappresenta un forte limite perché non può essere attraversata dai nostri impulsi“, precisa Nisoli. “Anche il Premio Nobel Krausz si sta interessando alle possibili applicazioni in ambito medico: nei suoi esperimenti investe dei campioni di sangue con impulsi ultracorti e, con tecniche sviluppate nell’ambito degli impulsi ad attosecondi, misura il campo elettrico che li attraversa nel tentativo di individuare segnali precursori dei tumori”.
