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

Loretta del Mercato, si aggiudica l'ERC STARTING GRANT 2017

Loretta del Mercato, si aggiudica  l'ERC STARTING GRANT 2017

uno dei bandi più competitivi a livello europeo.

Lecce, 6 settembre 2017 

Lo European Research Council, che promuove la ricerca di eccellenza in Europa, nei giorni scorsi ha reso noti i nomi dei 406 vincitori della selezione ERC STARTING GRANT 2017, il bando tra i più competitivi a livello internazionale.

Su 3085 progetti presentati, 406 i progetti selezionati a cui sono stati destinati i 605 i milioni di euro di investimento. 48 le nazioni di provenienza dei ricercatori, soltanto 17 gli Italiani che condurranno le loro ricerche nel nostro paese, tra cui Loretta del Mercato, ricercatrice dell'Istituto di Nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Lecce.

Un importante riconoscimento alla ricerca nel settore della medicina di precisione condotta presso il CNR NANOTEC, un indiscusso premio al talento della giovane ricercatrice che, a 38 anni e un contratto a tempo determinato, sarà a capo del progetto "Sensing cell-cell interaction heterogeneity in 3D tumor models: towards precision medicine – INTERCELLMED".

Il progetto, il cui obiettivo è affrontare uno dei problemi più spinosi della ricerca sul cancro, ovvero la difficoltà nel trasformare i risultati delle ricerche scientifiche in applicazioni cliniche per i pazienti e che vedrà coinvolto l'Istituto tumori "Giovanni Paolo II" di Bari, si propone di sviluppare nuovi modelli in vitro 3D di tumore del pancreas, alternativi ai modelli animali, ingegnerizzati con un set di sensori nanotecnologici che consentiranno di monitorare le interazioni delle cellule tumorali con il loro micorambiente, verificare l'appropriatezza delle terapie prima della somministrazione ai pazienti oncologici e quindi prevedere la risposta dei singoli pazienti ad una o più terapie antitumorali.

La realizzazione di queste piattaforme 3D multifunzionali consentirà di superare le evidenti differenze intercorrenti tra "modelli animali" ed esseri umani fornendo dati attendibili ed in tempi più rapidi rispetto ai dati ottenuti tramite lunghi e costosi procedimenti di sperimentazione sugli animali. Le tecnologie e i modelli sviluppati saranno estesi anche ad altre forme di tumori solidi nonché impiegati per studi nell'ambito della ingegneria tissutale e della medicina rigenerativa.

Rassegna stampa e Video

Zeiss Microscopy Technology and Complete Correlative Workflow

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Zeiss Microscopy Technology and Complete Correlative Workflow

Lecce, Italy, 2017 Wednesday July 19th 

CNR NANOTEC @ Lecce, Aula Seminari – pal. G, Piano Terra

Program - PDF

Zeiss, as microscopy technology leader, provides the unique complete imaging solution ranging from light, confocal, electron, ion and Xray modalities with a complete and straightforward correlative workflow. An overview of different technologies will be presented with a special focus on X-Rray microscopy.

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MCS 2017

International Workshop on Micropropulsion and CubeSats

Bari, Italy, 26 - 27 June 2017

Program - MSC2017

This narrow-field, invited-only meeting is the first attempt to bring together the Materials and Micropropulsion communities with a view to contribute to the development of the Global Materials and Micropropulsion Roadmap, and set such meetings to a regular basis.