Negli ultimi anni un’intensa attività di ricerca si è focalizzata sullo sviluppo delle tecnologie quantistiche, con l’obiettivo di realizzare nuove architetture di computer con capacità di calcolo rivoluzionarie rispetto agli attuali calcolatori binari. La complessità di questi dispositivi impone dei vincoli estremamente stringenti sulla qualità dei materiali e sulla loro fabbricazione rendendo indispensabile il controllo della loro struttura e morfologia fino alla scala di pochi nanometri. La progettazione di materiali innovativi e lo sviluppo di metodi di crescita avanzati sono quindi alla base di tale ricerca.
Uno studio sviluppato grazie alla collaborazione tra il gruppo sperimentale del prof. Erik Bakkers della Eindhoven University of Technology ed i ricercatori teorico-modellistici Roberto Bergamaschini, Francesco Montalenti e Leo Miglio del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano – Bicocca, e recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Advanced Functional Materials (Impact factor: 19, Journal Citation Reports (Clarivate Analytics, 2023)) col titolo "In-Plane Nanowire Growth of Topological Crystalline Insulator Pb1−xSnxTe” (doi: 10.1002/adfm.202305542), svela la possibilità di realizzare nanofili di lega ternaria SnTe-PbTe di estrema qualità, aventi proprietà di isolante topologico cristallino, ideali per lo sviluppo di dispositivi quantistici. Tale risultato è reso possibile dal ricorso ad un’avanzata tecnica di crescita selettiva, ottimizzata attraverso l’uso sinergico di simulazioni dell’evoluzione morfologica, tramite un codice phase-field sviluppato dal gruppo di Milano-Bicocca stesso, ed analisi di microscopia elettronica ad alta risoluzione, in modo da controllare le facce cristallografiche esposte dal nanofilo, da cui le proprietà topologiche dipendono. L’identificazione delle condizioni termodinamiche e cinetiche che governano l’evoluzione morfologica dei nanofili, all’oggetto di questo studio, pone le basi per l’applicazione futura del PbSnTe nelle più complesse geometrie di reticoli interconnessi richieste per la fabbricazione di veri e propri Qubit.