Non solo gioielli: come i diamanti stanno rivoluzionando la tecnologia

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imperfezioni dei diamanti John Zich
©John Zich

Diciamolo: i diamanti non sono solo i migliori amici delle donne, ma anche della scienza. E sì, stavolta la questione va oltre il lusso e i gioielli che fanno sognare ad occhi aperti. La vera rivoluzione sta proprio nei difetti di queste pietre preziose: i centri di colore, piccole imperfezioni che si comportano come “spie quantistiche” di precisione. Una contraddizione? Affatto!

Tra tutti, il protagonista più chiacchierato è il centro di vacanza di azoto (NV), un difettuccio strutturale che consiste in un atomo di azoto accanto a una “vacanza” nel reticolo cristallino del diamante. Ora, immaginiamo di guardare il tutto con una lente d’ingrandimento iper-avanzata: questi difetti microscopici possono rilevare cambiamenti minuscoli, come variazioni nei campi magnetici, elettrici, di temperatura o di pressione. E la cosa incredibile è che lo fanno con un livello di precisione da far invidia persino al più pignolo degli ingegneri!

Come ci riescono?

Qui entra in gioco la magia della fisica quantistica: manipolando gli stati degli NV Center con fasci laser e impulsi a microonde, i ricercatori riescono a far sì che queste imperfezioni diventino sensori ambientali super sensibili. In altre parole, li trasformano in piccole sentinelle, capaci di segnalare anche le più minuscole variazioni. Gli usi? Praticamente infiniti: dalla diagnostica medica per individuare anomalie biologiche, al monitoraggio ambientale, fino a esperimenti di frontiera nella fisica e nella tecnologia quantistica.

Non solo NV Center

Ma non fermiamoci qui: se il centro NV è un po’ la rockstar di questo mondo, ci sono altri “centri di colore” che meritano la ribalta. I centri di vacanza al silicio (SiV) e al germanio (GeV), ad esempio, offrono una serie di caratteristiche uniche che permettono di creare sensori sempre più specializzati e personalizzati. Ogni centro ha il suo “superpotere”, ed è qui che i ricercatori stanno davvero spingendo i confini dell’innovazione.

Questa nuova scoperta, pubblicata su Physical Review Letters , verrà utilizzata per creare sensori quantistici ancora migliori, in grado di mantenere tempi di coerenza lunghi.

Combinando esperimenti, teoria e calcolo, abbiamo idee su come creare materiali estremamente puliti per le tecnologie quantistiche emergenti e controllare alcune di queste fonti di rumore interne

Una rivoluzione tecnologica

Pensiamoci bene: queste imperfezioni non sono difetti da nascondere, ma il cuore pulsante di una rivoluzione tecnologica che promette di cambiare il mondo della sensoristica. Diamanti con difetti che, invece di essere disprezzati, diventano supereroi nascosti pronti a risolvere problemi complessi in settori come la sanità, l’ambiente, la fisica e l’informatica quantistica. Il futuro della tecnologia, insomma, si annida in questi piccolissimi dettagli che, come ci insegnano i diamanti, possono davvero essere per sempre.