INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
Alessandro D’Elia, con la proposta del progetto RESILIENCE, è tra i 6 vincitori del bando per giovani ricercatori della Commissione Scientifica Nazionale 5 (CSN5) per sostenere il lavoro di eccellenza di giovani ricercatori e ricercatrici nell’ambito delle linee di ricerca e sviluppo tecnologico proprie dell’Ente (acceleratori, elettronica e informatica, rivelatori, interdisciplinare).
RESILIENCE è un progetto il cui scopo è quello di sviluppare circuiti quantistici con nuove proprietà realizzati usando materiali 2D (o di van der Waals).La peculiarità dei materiali 2D è quella di avere un reticolo cristallino composto da un gran numero di piani dello spessore di un atomo impilati l’uno sull’altro e legati debolmente da forze di van der Waals. Con le appropriate tecniche di esfoliazione è possibile isolare un singolo piano (o strato) o frammenti formati da pochi strati atomici. In questo regime di confinamento estremo i materiali 2D esibiscono nuove proprietà rispetto alla controparte 3D. L’esempio più famoso è il grafene con i suoi coni di Dirac. L’idea alla base di RESILIENCE è che i circuiti quantistici assemblati utilizzando materiali 2D spessi pochi strati atomici, ereditano le proprietà uniche dei loro materiali costituenti.
RESILIENCE si concentrerà sullo sviluppo di un rivelatore di singolo fotone per le micro-onde resistente ad alti campi magnetici. Per farlo verranno costruite delle giunzioni Josephson utilizzando come superconduttore il NbSe2 che a spessori di pochi strati atomici esibisce una resistenza a campi magnetici fino a 30 Tesla.
La necessità di un rivelatore di singolo fotone resistente ad alti campi magnetici nasce da esperimenti per la ricerca di materia oscura sotto forma di assioni. In questi esperimenti, come QUAX@LNF, sono richieste contemporaneamente la capacità di discriminare la più piccola quantità di radiazione possibile e la presenza di forti campi magnetici che d’altro canto rendono molto difficile (se non impossibile) l’utilizzo di rivelatori di fotoni costruiti con superconduttori tradizionali.
La collaborazione include ricercatori dei LNF, Università di Camerino e Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR.