Polaritonics

The aim of this line is to fabricate new structures and explore new materials for the study of polariton quantum flow dynamics and their use for optical devices, switches, transistors and logical gates. Inorganic semiconductors are characterized by high quality factors and nonlinearities, while organic materials support tightly bound excitons and can achieve highly processability and nonlinear effects, making them promising for future realization of all-optical or electro-optical devices. When coupled to distributed bragg reflectors mirrors, they can exhibit regimes of ultrastrong coupling and long-range propagation. The aim of this line is the development of all-optical and electro-optical  devices  working at room temperature based on polariton physics. These include polariton laser, polariton logic circuits, self-interfering packet, polariton bloch-surface wave, CNOT gate, fast switches, active waveguide. Oxide-based DBR are built in-home, as well as the evaporation of the active material and the optical measurements. In particular for evanescent modes we have developed a dedicated set-up with leakage microscope, energy resolution and ultrafast time-resolution. The understanding of the fundamental classic and quantum regimes of strong coupling of light and matter, extend the possibility to implement such phenomena in future devices for all-optical logic as the polariton transistor.

Highlights

On the application side, we report as one of the topmost intriguing applications realizable with polaritonics packets, the realization of an all-optical polariton transistor.

We report the first Polariton Bloch Surface Wave based on the total reflection surface, which offers a fundamental mirror with ultimate 100% reflection hence being able to achieve the strong-coupling regime and leaving the surface free for patterning and operation.

We also achieved the realization and characterization of the ultrastrong coupling regime in metal-organic microcavity.

Facilities & Lab

Photonics Lab @ Lecce

People

Marco MazzeoMarco

Mazzeo

Associate Researcher

milen_degiorgi

Milena

De Giorgi

CNR Technologist

SalvatoreGambinoSalvatore

Gambino

Associate Researcher

lorenzo_dominiciLorenzo

Dominici

CNR PostDoc

daniele_sanvittoDaniele

Sanvitto

CNR Senior Researcher

Armando_GencoArmando

Genco

Associate PostDoc

Publications

  1. G. Lerario, D. Ballarini, A. Fieramosca, A. Cannavale, A. Genco, F. Mangione, S. Gambino, L. Dominici, M. De Giorgi, G. Gigli, D. Sanvitto, High speed flow of interacting organic polaritons, Light Science & Applications, 6, e16212, (2017), ISSN: 2047-7538; doi: 10.1038/lsa.2016.212
  2. D. Sanvitto, S. Kéna-Cohen, The road towards polaritonic devices, Nature Materials, 15, 1061-1073, (2016), ISSN: 1476-1122; doi: 10.1038/nmat4668
  3. D. Ballarini, M. De Giorgi, S. Gambino, G. Lerario, M. Mazzeo, A. Genco, G. Accorsi, C. Giansante, S. Colella, S. D’Agostino, P. Cazzato, D. Sanvitto, G. Gigli, Polariton-Induced Enhanced Emission from an Organic Dye under the Strong Coupling Regime, Advanced Optical Materials, 2, 1076, (2014), ISSN: 2195-1071; doi: 10.1002/adom.201400226
  4. M. De Giorgi, D. Ballarini, P. Cazzato, G. Deligeorgis, S. I. Tsintzos, Z. Hatzopoulos, P. G. Savvidis, G. Gigli, F. P. Laussy, D. Sanvitto,Relaxation Oscillations in the Formation of a Polariton Condensate, Physical Review Letters, 112, 113602, (2014), ISSN: 0031-9007; doi: 10.1103/PhysRevLett.112.113602
  5. D. Ballarini, M. De Giorgi, E. Cancellieri, R. Houdré, E. Giacobino, R. Cingolani, A. Bramati, G. Gigli, D. Sanvitto, All-optical polariton transistor, Nature Communications, 4, 1778, (2013), ISSN: 2041-1723; doi: 10.1038/ncomms2734
  6. G. Lerario, A. Cannavale, D. Ballarini, L. Dominici, M. De Giorgi, M. Liscidini, D. Gerace, D. Sanvitto, G. Gigli, Room temperature Bloch surface wave polaritonsOptics Letters, 39, 2068, (2014), ISSN: 0146-9592; doi: 10.1364/OL.39.002068
  7. S. Gambino, M. Mazzeo, A. Genco, O. Di Stefano, S. Savasta, S. Patanè, D. Ballarini, F. Mangione, G. Lerario, D. Sanvitto, G. Gigli, Exploring Light–Matter Interaction Phenomena under Ultrastrong Coupling Regime, ACS Photonics 1, 1042, (2014), ISSN: 2330-4022; doi: 10.1021/ph500266d
  8. M. Mazzeo, A. Genco, S. Gambino, D. Ballarini, F. Mangione, O. Di Stefano, S. Patanè, S. Savasta, D. Sanvitto, G. Gigli, Ultrastrong light-matter coupling in electrically doped microcavity organic light emitting diodes, Applied Physics Letters, 104, 233303, (2014), ISSN: 0003-6951; doi: 10.1063/1.4882422
  9. M. De Giorgi, D. Ballarini, E. Cancellieri, F. M. Marchetti, M. H. Szymanska, C. Tejedor, R. Cingolani, E. Giacobino, A. Bramati, G. Gigli, D. Sanvitto Control and Ultrafast Dynamics of a Two-Fluid Polariton Switch, Physical Review Letters, 109, 266407, (2012), ISSN: 0031-9007; doi: 10.1103/PhysRevLett.109.266407

Project

POLAFLOW: Polariton condensates: from fundamental physics to quantum based devicesStarting Grant ,FP7 – IDEAS – ERC-2012-StG, panel PE2 (2012-2017)

Latest News

TERAMETANANO - International Conference on Terahertz Emission, Metamaterials and Nanophotonics

TERAMETANANO - IV ed.

 

Castello Carlo V, Lecce 27 -31 Maggio 2018

 

The IV edition of TERAMETANANO, the International Conference on Terahertz Emission, Metamaterials and Nanophotonics, will take place in Lecce (Italy) from 27 to 31 of May 2019 in the 16th-century Castle of Charles V   with two special nights that will be held in an original Theatre of Roman period.

 

TERAMETANANO is an annual conference that gather physicists studying a wide variety of phenomena in the areas of nano-structuresnano-photonics and meta-materials, with special attention to the coupling between light and matter and in a broad range of wavelengths, going from the visible up to the terahertz.

 

Al via la fase 2 del Tecnopolo per la medicina di precisione

Firmata convenzione tra Regione, Università e Cnr per avvio seconda fase del Tecnopolo

Bari, 27 novembre 2018 

Sottoscritto stamane l’accordo tra Regione PugliaCnr Consiglio nazionale delle ricerche, Irccs Giovanni Paolo II di Bari e Università di Bari per l’avvio della seconda fase del Tecnopolo per la Medicina di Precisione. Sede del tecnopolo, il CnrNanotec.

“La sfida della medicina moderna è tradurre nella pratica clinica gli enormi progressi compiuti dalla scienza e dalla tecnologia. In questo contesto le nanotecnologie, focalizzate sull’indagine e sulla manipolazione della materia a livello nanometrico-molecolare, si presentano come uno strumento potentissimo al servizio della medicina di precisione, la nuova frontiera che punta allo sviluppo di trattamenti personalizzati per il singolo paziente”, afferma  Giuseppe Gigli, direttore di Cnr Nanotec e coordinatore del Tecnopolo.

Link video dichiarazione Massimo Inguscio: http://rpu.gl/uChUl

Link video di presentazione Tecnomed: http://rpu.gl/Qqerm

Link video dichiarazione Michele Emiliano: http://rpu.gl/aJoee

Alessandro Polini, si aggiudica l'LushPrize2018

Alessandro Polini, si aggiudica l'LushPrize2018

Berlino, 16 novembre 2018 

Alessandro Polini , giovane ricercatore presso l’Istituto di Nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nanotec) di Lecce, si è aggiudicato il Lush Prize 2018 categoria 'Giovani ricercatori', il premio che incoraggia le idee che promuovono la sperimentazione non animale.

Il giovane salentino ha visto così gratificare il suo studio basato sull’utilizzo di modelli 'organ-on-a-chip' altamente sofisticati per capire i meccanismi patologici alla base della Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA). Formatosi nel campo delle biotecnologie mediche, bioingegneria e nanotecnologie, anche con importanti esperienze internazionali -dal Lawrence Berkeley National Laboratory in California all'Harvard Medical School in Massachusetts per approdare poi alla Radboud University in Olanda- Alessandro Polini è rientrato in Italia per proseguire gli studi relativi ai sistemi 'organ-on-a-chip' grazie alla piattaforma tecnologica TecnoMED, il 'Tecnopolo di nanotecnologia e fotonica per la medicina di precisione' nato presso il Cnr-Nanotec di Lecce da un progetto finanziato da Regione Puglia, Cnr e Miur...

Comunicato Stampa CNR Intervista ad Alessandro Polini, vincitore del Lush Prize 2018 con il progetto ‘organ-on-a-chip’