Fotografare l’invisibile: nasce il microscopio multidimensionale che apre una nuova era nello studio dei materiali

Studio pubblicato su Optica da scienziati dell’Università Cattolica di Brescia. Potrà servire ad analizzare materiali per costruire strumenti hi tech come celle solari o computer quantici

Brescia, 2 ottobre 2026 – Sviluppato una nuova tipologia di microscopio avanzato, (widefield coherent multidimensional microscopy) che utilizza una sequenza opportunamente preparata di impulsi brevissimi di luce per studiare il comportamento di materiali hi tech, con possibili applicazioni pratiche nello studio di materiali innovativi come, ad esempio, quelli usati per costruire i pannelli solari. È il risultato del gruppo di ricerca dei fisici della materia condensata della facoltà di Scienze, matematiche, fisiche e naturali dell’Università Cattolica del Sacro Cuore – campus di Brescia che, per la prima volta hanno sviluppato un ‘microscopio multidimensionale’, che in un certo senso filma il comportamento dei materiali.

Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Optica, e coordinato dal Preside della Facoltà, il prof. Claudio Giannetti, Direttore dei Interdisciplinary Laboratories for Advanced Materials Physics (ILAMP).

Il suo punto di forza è la capacità di seguire fenomeni che avvengono in tempi incredibilmente brevi, nell’ordine di pochi milionesimi di miliardesimo di secondo. Per riuscirci, il microscopio utilizza impulsi di luce laser estremamente brevi e osserva, passo dopo passo, la reazione del materiale in modo da capire quali sono i meccanismi di interazione degli elettroni in regioni diverse di un dispositivo microelettronico.

Lo studio

Nei laboratori ILAMP di Brescia per la prima volta è stato realizzato questo tipo di microscopio, in collaborazione con il Politecnico di Milano, KULeuven, University of British Columbia e CNR creando una successione di impulsi identici di luce che permettono di illuminare il campione posizionato all’interno del microscopio. Proprio questo elemento è il passaggio più delicato ed è stato sviluppato insieme a NIREOS s.rl. uno spin-off del Politecnico di Milano che si occupa di nuove soluzioni per la fotonica.

Il nuovo microscopio è stato testato su un dispositivo costituito da una piccola lamina di pochi strati atomici di diseleniuro di tungsteno, un materiale simile al grafene di grandissimo interesse per l’optoelettronica a causa delle sue caratteristiche proprietà ottiche e elettroniche. I ricercatori hanno visto come le proprietà del materiale varino a seconda della posizione nel microdispositivo permettendo di capire i meccanismi che impediscono agli elettroni di muoversi liberamente.

Le possibili applicazioni pratiche

Lo strumento potrebbe entrare in uso per lo studio dei materiali, per individuare, per esempio, imperfezioni che ne possano compromettere l’efficienza nel trasporto elettrico e negli scambi energetici. Informazioni di questo tipo potrebbero aiutare a progettare celle solari più efficienti, ma anche LED, sensori e dispositivi elettronici più veloci.
La tecnica potrebbe essere utile anche nello studio di sistemi biologici e di metabolismo di celle cancerogene in sinergia con altri progetti di ricerca del centro.

Conclusioni

Questo risultato è l’inizio di un nuovo campo di ricerca in cui ILAMP è impegnato per capire come osservare e controllare le proprietà quantistiche di un materiale, aprendo così allo sviluppo di nuovi sistemi per formare qubits, alla base dei computer quantistici, che lavorino a temperature diversi ordini di grandezza maggiori della tecnologia attuale e a velocità 1.000 volte maggiori.