Spettroscopie ottiche nonlineari

Descrizione dell’attività di ricerca

Studiamo vari aspetti dell’interazione luce-materia usando impulsi laser ultraveloci (femtosecondi) ed intensi. I processi ottici che sono non-lineari aggiungono nuove potenzialità alla spettroscopia ottica standard, che è uno strumento prezioso per chiarire i meccanismi fondamentali nella fisica della materia condensata. Ad esempio, sfruttando i processi di secondo ordine, studiamo superfici e interfacce con risoluzione sub-nanometrica (Generazione di Seconda Armonica – SHG). Un altro esempio è il Four-Wave-Mixing in aria a due colori, che sfruttiamo per generare impulsi THz a banda larga, così da espandere la nostra capacità spettroscopica nella regione del lontanissimo infrarosso. Gli impulsi THz generati in questo modo sono anche intensi, consentendo così l’osservazione di effetti non-lineari finora studiati solo nel visibile. Questo è il caso dell’effetto THz Hyper-Raman (THYR), scoperto da noi di recente (vedi figura). Gli stessi impulsi sono utilizzati da noi per implementare la spettroscopia THz nel dominio del tempo (THz-TDS). Applichiamo le nostre tecniche ad una grande varietà di materiali con una particolare attenzione negli ultimi anni alle eterostrutture tra ossidi di metallo di transizione, ai film ferroelettrici ultrasottili, al diamante grafitizzato tramite impulsi laser per applicazioni THz, ai liquidi ionici e ai sistemi biologici, anche marini. Gli ultimi due temi sono sviluppati enfatizzando gli aspetti legati alla ‘Green Chemistry’ e alla ‘Blue Growth’.