VALERIA - Van der Waals materials for integrated nanophotonics

ID Call: HORIZON-EIC-2024-PATHFINDEROPEN-01-01 EIC Pathfinder Open

Ruolo di Sapienza nel progetto: Coordinatore

Responsabile scientifico per Sapienza: Antonio Polimeni

Dipartimento: Fisica

Data inizio progetto: 01/05/2025

Data fine progetto: 30/04/2029

Abstract del progetto:

La fotonica quantistica integrata è fondamentale per il passaggio delle tecnologie quantistiche dal laboratorio alle applicazioni reali. I circuiti fotonici si basano su componenti come emettitori di singoli fotoni, guide d'onda e divisori di fascio per elaborare i segnali quantistici. Per ridurre al minimo le dimensioni del circuito e il consumo energetico, i circuiti fotonici dovrebbero integrare un gran numero di componenti su un singolo chip. Tuttavia, trovare un singolo materiale che possa essere utilizzato come emettitore di singoli fotoni e come mezzo per la trasmissione dei fotoni rappresenta una sfida che coinvolge discipline diverse come la fisica dei solidi, le nanotecnologie e l’ottica quantistica. Il progetto VALERIA mira a sfruttare la versatilità dei cristalli van der Waals nanostrutturati per creare una piattaforma a singolo materiale per la realizzazione di dispositivi fotonici quantistici on-chip. L'obiettivo finale è realizzare un dispositivo da un solo cristallo che integri emettitori di singoli fotoni con componenti ottici, consentendo la realizzazione di dispositivi fotonici quantistici compatti ed efficienti.

UNIROMA1 coordinerà il progetto e ne supervisionerà l'avanzamento scientifico e amministrativo. UNIROMA1 effettuerà l'irradiazione con ioni H di materiali van der Waals mediante una sorgente Kaufmann a bassa energia (10 eV) che consente la formazione di micro/nano-cupole in TMD e h-BN [1-3] che ospitano emettitori di singoli fotoni (SPE). Le attività di caratterizzazione ottica di UNIROMA1 sono volte a fornire un primo riscontro subito dopo la formazione di SPE indotta da H e saranno strettamente interconnesse con le indagini svolte da tutti gli altri partner.

[1] E. Blundo et al., Experimental Adhesion Energy in van der Waals Crystals and Heterostructures from Atomically Thin Bubbles, Phys. Rev. Lett. 127, 046101 (2021)
[2] D. Tedeschi et al., Controlled micro/nanodome formation in proton-irradiated bulk transition-metal dichalcogenides, Adv. Mater. 31, 1903795 (2019)
[3] S. Cianci et al., Spatially controlled single photon emitters in hBN-capped WS2 domes, Adv. Opt. Mater. 11, 2202953 (2023).