Dipartimento di Fisica

Un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Fisica dell'Università Sapienza e del Dipartimento di Fisica Applicata della Hebrew University of Jerusalem ha ripreso stereoscopicamente in tempo reale la percolazione frattale in un cristallo.  La scoperta, pubblicata su Physical Review Letters, aiuta a comprendere il comportamento di materiali innovativi per l'immagazzinamento di informazioni ed energia.

La percolazione è alla base della comprensione di una vasta gamma di fenomeni di importanza critica, come ad esempio il modo in cui si espandono gli incendi, la desertificazione, la diffusione di un'infezione, oppure la propagazione dell'attività cerebrale.  Nei solidi, come i cristalli, si pensa che la percolazione sia il meccanismo di base che regola il passaggio da uno stato macroscopico ad un altro.

Finora, la percolazione è stata osservata in modo diretto soltanto in sistemi planari, ma mai all'interno di un mezzo tridimensionale. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Roma La Sapienza e della Hebrew University of Jerusalem è stato in grado di riprendere fenomeni di percolazione all'interno di un supercristallo ferroelettrico. Il risultato è stato reso possibile utilizzando l'imaging ortografico con luce laser in condizioni di rifrazione ottica gigante.  Al centro della percolazione osservata c'è un comportamento governato da dimensioni frattali: la diffusione avviene in modo autosimilare, ovvero caratterizzato da oggetti che appaiono uguali a diverse scale di ingrandimento, come per esempio nel caso di un cavolfiore.  L'analisi condotta, permette la previsione cruciale di quando un sistema specifico raggiungerà la cosiddetta soglia di percolazione, cioè quando la trasmissione di una fase diventa diffusa e non più controllabile, aprendo così nuovi scenari per l'immagazzinamento di informazioni e di energia nei campi della fotonica e dell'elettronica.

Riferimenti:

Direct Observation of Fractal-Dimensional Percolation in the 3D Cluster Dynamics of a Ferroelectric Supercrystal
Ludovica Falsi, Marco Aversa, Fabrizio Di Mei, Davide Pierangeli, FeiFei Xin, Aharon J. Agranat and Eugenio DelRe
Phys. Rev. Lett. 126, 037601 (2021)  https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.037601

Info:

Ludovica Falsi
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
Email  ludovica.falsi@uniroma1.it   

Eugenio Del Re
Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
T (+39) 0649913501
Email eugenio.delre@uniroma1.it