La Sapienza - Università di Roma

Un team di fisici della Sapienza ha individuato il metodo per disegnare le proprietà superficiali di particelle colloidali, in modo che formino spontaneamente un cristallo fotonico, capace di controllare la propagazione della luce. Il metodo, la cui maggiore applicazione sarà nell’ambito dell’ottica quantistica, si basa sulla aggregazione spontanea delle particelle in monocristalli colloidali dalla morfologia ben definita. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Communications, è di Flavio Romano e Francesco Sciortino professore di Struttura della Materia presso il dipartimento di Fisica della Sapienza.
La metodologia, messa a punto nell'ambito del progetto europeo Patchycolloids (del quale Sciortino è responsabile scientifico) e finanziato dall'European Research Council, costituisce una risposta importante alla domanda di materiali per le nuove tecnologie emergenti. Il lavoro teorico, verificato con simulazioni al calcolatore, si basa  su un’indagine numerica svolta sui colloidi Janus a tre bande, particelle colloidali recentemente sintetizzate la cui superficie è caratterizzata da tre regioni:  due (esterne) attrattive ed una (interna) repulsiva. Flavio Romano, attualmente all'Università di Oxford, spiega che se le regioni attrattive  sono disegnate a forma triangolare è possibile, con una opportuna orientazione delle due regioni, selezionare la struttura cristallina richiesta. Un’orientazione genera un puro reticolo tetrastack, una struttura dalle proprietà fotoniche molto attraenti,  un'altra genera un clatrato, un cristallo in cui le particelle nella cella unitaria si dispongono ai vertici di un dodecaedro, una struttura analoga ai vertici di un pallone da calcio. In entrambi i casi comunque senza l'interferenza di polimorfismi.