Oggi, i lettori MP3 più piccoli di un libro di fiammiferi possono contenere due gigabyte di informazioni, spazio sufficiente per circa 500 brani. Quando si tratta di capacità, potenza, velocità ed efficienza energetica che è possibile racchiudere in un telefono cellulare o in un laptop, un fenomeno chiamato miraggio quantistico fa presagire che la superficie potrebbe essere stata solo graffiata finora. In sostanza, il miraggio quantistico è un fenomeno che suggerisce che i dati possono essere trasferiti senza cavi convenzionali.
Nel 1993, gli scienziati IBM hanno scoperto il concetto di miraggio quantistico. Questa scoperta può essere considerata un punto di svolta nella storia della nanotecnologia, anche se i circuiti integrati si avvicinano al limite della miniaturizzazione. Per quanto avanzata sia diventata questa tecnologia, dipende da qualcosa inventato nel 19° secolo: i cavi. Alla fine, i fili diventano troppo piccoli per il flusso efficiente di elettroni e la connessione si interrompe.
Questi scienziati dell’IBM ritengono che il miraggio quantistico possa portare alla creazione di circuiti su scala atomica. Invece di scorrere attraverso i fili, le informazioni in questo circuito atomico cavalcano un’onda in un mare di elettroni.
Un team dell’IBM, guidato da Don Eigler, ha organizzato un esperimento per dimostrare il miraggio quantistico in azione. Usando un microscopio a scansione a effetto tunnel, hanno assemblato un’ellisse con un diametro 5,000 volte più piccolo di quello di un capello umano. L’ellisse era formata da una collana di 36 atomi di cobalto sulla superficie di un cristallo di rame raffreddato a quattro gradi sopra lo zero assoluto.
Hanno usato un’ellisse perché, come forma geometrica, ha i cosiddetti punti focali a ciascuna estremità del suo asse lungo. Se tracciate una linea da un punto AF a qualsiasi punto dell’ellisse, quindi fino al punto AF opposto, la distanza sarà sempre la stessa.
Hanno usato il rame perché non è magnetico e gli atomi di cobalto sono magnetici. Mettono il rame in un congelatore perché quando fa così freddo, gli elettroni nel rame producono una risonanza chiamata effetto Kondo quando un atomo di cobalto entra in contatto con loro. L’effetto Kondo è la nozione che la resistenza elettrica diverge quando la temperatura è vicina a 0 Kelvin.
L’ellisse di atomi di cobalto formava un recinto contenente elettroni dal cristallo di rame. Come previsto, quando gli scienziati IBM hanno utilizzato il microscopio a scansione a effetto tunnel per posizionare un atomo all’interno dell’ellisse, hanno visto l’effetto Kondo. Ma, quando hanno spostato l’atomo di cobalto su uno dei punti focali dell’ellisse, l’effetto Kondo è apparso nell’altro punto focale.
In sostanza, la risonanza creata dall’atomo di cobalto magnetico che interagiva con gli elettroni di rame non magnetici guidava un’onda attraverso gli elettroni contenuti nella collana di cobalto verso l’altro punto focale. Tutto questo nonostante non ci fosse un atomo. Gli scienziati hanno soprannominato questo effetto miraggio quantistico.
Gli scienziati IBM teorizzano che il miraggio quantistico può essere utilizzato in modi simili alla focalizzazione della luce con lenti o del suono con riflettori parabolici. Ma la tecnologia ha una lunga strada da percorrere. Mettere insieme una collana di atomi con un microscopio a scansione a effetto tunnel richiede molto tempo ed energia. Ma se il processo può essere accelerato e perfezionato, immagina, un giorno le persone potrebbero essere in grado di memorizzare 10,000 brani all’interno di un microscopico lettore MP3 impiantato nell’orecchio interno. Perchè no? Con fenomeni come il miraggio quantistico che esistono nell’universo, tutto è possibile.