A Velletri giovedì 6 Marzo, 2025, ore 16:00, c/o Villa Bernabei, Seminario nato dall’esperienza del Socio Luigi Papagno, docente universitario di fisica  e ricercatore nel campo della fisica quantistica

di Sandro Bologna

Velletri (Rm) – La Fisica Quantistica, nata per spiegare le anomalie atomiche scoperte a fine ‘800, oggi è diventata l’architrave di altre discipline scientifiche come chimica e biologia, per non parlare delle applicazioni nella microelettronica o nell’ ottica, all’origine della futura rivoluzione nella computazione e informazione quantistica.

Se la relatività si deve alla genialità di un solo uomo, Albert Einstein, la Fisica Quantistica è un puzzle composto da diverse tessere apportate ciascuna da una mente acutissima: Max Planck, Niels Bohr, Louis de Broglie, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Erwin Schrodinger, sistematizzate da Werner Heisenberg spesso definito come un ragazzo geniale, arrogante e fragile.

Con gli anni si è estesa fino ad ambiti come la filosofia, che si interroga ad esempio su cos’è la materia, la realtà.

E’ una scienza controintuitiva: mentre la fisica classica può essere difficile da maneggiare ma non da capire, con la meccanica quantistica bisogna avere un livello molto alto di astrazione. Diversamente dalla fisica classica, che utilizza leggi deterministiche per descrivere sistemi fisici, la meccanica quantistica incorpora principi di probabilità, mostrando che a livelli microscopici gli eventi avvengono in modi che sono solo probabilistici e non certi.

La Fisica Quantistica gioca un ruolo fondamentale nella progettazione e nello sviluppo delle Nanostrutture, poiché a scala nanometrica gli effetti quantistici diventano dominanti rispetto alle leggi della fisica classica.

Aspetti in cui la fisica quantistica entra in gioco sono:

Effetti di Confinamento Quantistico

• Nelle nanostrutture, gli elettroni sono confinati in spazi ridotti, dando origine a livelli di energia discreti invece di bande continue, come avviene nei materiali macroscopici (utilizzati negli schermi delle TV QLED).

Effetto Tunnel

• Gli elettroni possono attraversare barriere di potenziale che sarebbero insuperabili nella fisica classica (utilizzato nei transistori a effetto tunnel).

Coerenza Quantistica

• Fenomeni come la coerenza quantistica sono cruciali nella progettazione di computer quantistici basati su nanostrutture e costituisce la spina dorsale della informatica quantistica.

Progettazione di Materiali Nanostrutturati

• La fisica quantistica permette di calcolare le proprietà elettroniche e ottiche di nuovi materiali come Grafene, Nanotubi, Dispositivi ottici.

Applicazioni nella Medicina e nella Farmaceutica

• Le nanostrutture basate su principi quantistici sono utilizzate in nanomedicina, per il rilascio mirato di farmaci e la terapia fototermica.

In sintesi, la fisica quantistica è alla base della progettazione delle nanostrutture e ne guida l’innovazione in campi come l’elettronica, la fotonica, la medicina e i materiali avanzati.

Obiettivo del Seminario è fornire una panoramica completa del rapporto tra Fisica Quantistica e Nanostrutture, stimolando una riflessione non solo sulle sfide scientifiche e ingegneristiche, ma anche sugli impatti economici, sociali ed etici di questa tecnologia rivoluzionaria.