Ha ricevuto il LCLS Young Investigator Award 2019 per le nuove tecniche pionieristiche per sondare la superconduttività ad alta temperatura
Matteo Mitrano, scienziato di Cerveteri
oggi docente all’università di Harvard
Matteo Mitrano, cittadino di Cerveteri, ha iniziato i suoi studi proprio nella cittadina etrusca presso l’istituto Enrico Mattei, per poi laurearsi a La Sapienza di Roma ed oggi è diventato un ricercatore emergente nel campo dei materiali quantistici. Perché ci troviamo a scrivere di lui? Perché la scorsa settimana ha ricevuto il premio LCLS Young Investigator 2019 all’incontro annuale degli utenti LCLS / SSRL del 2019. Questo premio viene assegnato agli scienziati in carriera in riconoscimento per le ricerche eccezionali che utilizzano il laser a elettroni liberi a raggi X Linac Coherent Light Source (LCLS) presso il laboratorio nazionale acceleratore SLAC del Dipartimento dell’energia. Il vincitore viene selezionato dal Comitato Esecutivo degli Utenti LCLS in base alle nomination provenienti da tutta la comunità degli utenti. Quello che segue è un servizio che gli è stato dedicato dal giornalista Bobbi Fagone di slac.stanford.edu.
Svelare un mistero
Uno dei più grandi misteri della fisica della materia condensata è l’esatta relazione tra ordine di carica e superconduttività nei superconduttori di ossido di rame (cuprato). Nei superconduttori, gli elettroni si muovono liberamente attraverso il materiale; c’è resistenza zero quando è raffreddato al di sotto della sua temperatura critica. Tuttavia, i cuprates possono esibire contemporaneamente superconduttività e strisce alternate di carica elettrica, noto come ordine di carica. Questo è paradossale, perché l’ordine di carica descrive aree di elettroni confinati. Come possono coesistere superconduttività e ordine di carica? Come si muovono gli elettroni all’interno di queste fasi? Nel 2017, Mitrano, allora ricercatore post-dottorato, insieme al professor Peter Abbamonte e al loro team dell’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, hanno collaborato con scienziati della SLAC per far luce su come questi stati molto diversi possano esistere uno accanto all’altro. A tale scopo, hanno concepito un esperimento utilizzando una nuova tecnica di scattering a raggi X, scattering a raggi X morbido risonante risolto nel tempo. L’idea era di perturbare rapidamente l’ordine di carica con un laser e osservarne il rilassamento verso l’equilibrio con i raggi X per ricostruire il suo lento movimento elettronico collettivo. Questo lavoro ha consentito al team di sondare le dinamiche degli ordini di carica con una risoluzione energetica senza precedenti e su una scala energetica rilevante per la superconduttività. Alcuni dei loro risultati sono stati recentemente pubblicati su Science Advances. “Questa tecnica sarà uno degli esperimenti più importanti per LCLS-II”, ha scritto Giacomo Coslovich, scienziato dello staff SLAC nella sua lettera di nomina. “Gli esperimenti di Matteo sono stati tra i più riusciti finora nell’uso di questa tecnica”. Abbamonte ha scritto: “Matteo è uno sperimentatore di eccezionale talento che è scientificamente profondo, ha una visione chiara per il futuro della spettroscopia e la paura di realizzarla.”
Spinto dalla curiosità
“Sono molto onorato di questo premio”, afferma Mitrano, che descrive la sua ricerca in termini profani come “lo studio di come gli elettroni interagiscono, come funzionano questi materiali e come controllare le loro proprietà con la luce”. Questo tipo di ricerca è particolarmente utile, dice, per molti tipi di applicazioni energetiche, come la trasmissione di elettricità su reti elettriche con una perdita di energia ridotta. Mitrano ha conseguito il dottorato di ricerca presso l’Università di Amburgo per il suo lavoro sulle dinamiche ultraveloci presso il Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter. Successivamente, ha svolto esperimenti presso lo SLAC come ricercatore post dottorato presso l’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign. “Quando vieni per la prima volta in SLAC, rimani immediatamente colpito dalla vastità delle strutture”, ricorda Mitrano. “Ma ciò che fa davvero la differenza tra LCLS e altre strutture in tutto il mondo sono gli scienziati locali. Dai fisici acceleratori che gestiscono la macchina, agli scienziati che interagiscono con gli utenti delle linee di luce, tutti sono di prim’ordine”.
Scoperte ancora in anticipo
Andando avanti, Mitrano si unirà presto alla facoltà come assistente del professore di fisica all’Università di Harvard. È interessato all’utilizzo di impulsi laser ultraveloci per controllare le proprietà elettroniche dei materiali, portando a nuovi stati lontani dall’equilibrio e studiando tali stati con metodi avanzati di scattering. Questi esperimenti trarranno beneficio dall’aumento del numero di fotoni dell’LCLS-II e guideranno la ricerca sui materiali quantistici in nuove entusiasmanti direzioni. “Un aspetto della ricerca fisica che mi piace molto è l’aspetto della scoperta”, afferma Mitrano. “Quando trovi l’inaspettato, quando scopri qualcosa di nuovo, è davvero soddisfacente. La pura eccitazione di questi momenti ravviva sempre in me una sorta di gioia infantile. Non succede spesso. Lavori davvero tanto per quel singolo momento. Ma vale sempre la pena”.
Cosa aggiungere. Infiniti complimenti Matteo! Continua a renderci orgogliosi di te!
