– Vi försöker förstå egenskaper hos material och molekyler med hjälp av ljus. Vi använder extremt korta ljuspulser, så snabba att de enbart varar i ungefär 10 femtosekunder – vilket är hundratusen gånger kortare än en miljarddels sekund, säger Nicolò Maccaferri.

Det innebär att forskarna kan studera naturens mest grundläggande processer som sker på mycket korta tidsskalor. Dessa processer ligger till grund för allt från hur atomer och molekyler reagerar i kemiska reaktioner till hur elektroner rör sig i material.

Men Nicolò Maccaferri och hans team nöjer sig inte med att enbart observera. De använder också ljus för att manipulera materia på nya sätt, och det är här deras forskning blir riktigt banbrytande.

Risk för energibrist i framtiden

Elektronik och digital information är en grundsten i vårt moderna samhälle. Men de stora datacentren och de otaliga apparater vi använder varje dag förbrukar enorma mängder energi. AI och kvantberäkningar kräver ännu mer kraft och det finns en risk att energibrist i framtiden kan bromsa teknikutvecklingen.

– Tänk dig en dator som inte behöver elektricitet, utan som i stället drivs av ljus. Det låter som science fiction, men vi undersöker just nu hur vi kan utveckla komponenter som gör det möjligt, säger Nicolò Maccaferri.

Genom att använda metamaterial – konstgjorda material med unika fysiska egenskaper – utforskar hans team möjligheten att skapa ljusdrivna datorer. Ett sådant material kan anpassas för att ersätta dagens elektroniska komponenter, som ofta slukar mycket energi och skapar värmeutveckling som är energikrävande och som måste kylas bort.

Ett av forskningsprojekten handlar om att utveckla ”fotoswitchar” – molekyler som kan fungera som optiska transistorer och logiska grindar i en dator. I stället för att styra elektronflödet i en krets med spänning, som i traditionella datorchip, använder fotoswitcharna ljuspulser för att styra informationsflödet.

Kan minska miljöpåverkan

Nicolò Maccaferri och hans kollegor studerar också hur ljuspulsernas struktur kan påverka metamaterialens magnetiska egenskaper. Förståelsen av dessa fenomen kan leda till utveckling av nya sätt att lagra och bearbeta information mer energieffektivt, vilket i sin tur kan minska den digitala världens miljöpåverkan.

Redan som fysikstudent var Nicolò Maccaferri fascinerad av de vardagliga och naturliga fenomen omkring oss och vad som är orsaken till deras ursprung.

Tänk dig en dator som inte behöver elektricitet, utan som i stället drivs av ljus. Det låter som science fiction, men vi kan få det att hända. Spännande – och revolutionerande!

– Varför leder koppar elektricitet så bra, men fungerar dåligt som värmeisolering, till exempel? Jag har alltid varit intresserad av att använda min kunskap för att tjäna mänskligheten, och fysikens lagar är det bästa verktyget vi har för att göra det, säger Nicolò Maccaferri.

Blivit ledande expert

Under hans doktorandtid väcktes passionen för att använda lasrar för att studera materiens egenskaper, och sedan dess har han fokuserat på att bli en ledande expert inom ultrasnabb vetenskap och kondenserade materiens fysik.

– Jag studerade fysik vid universitetet i Ferrara i Italien, och avlade doktorsexamen vid Baskiens universitet i Spanien. Under min doktorandtid fick jag Piero Brovetto-priset från Italienska Fysikersällskapet för mina bidrag inom nanomagnetism och nanooptik. Det gjorde mig riktigt stolt, säger Nicolò Maccaferri, vars forskning publicerats i flera framstående tidskrifter.

För sitt arbete har han tilldelats flera prestigefyllda anslag, bland annat Wallenberg Academy Fellow.

– Det här anslaget innebär frihet – frihet att utforska mina mest djärva och kanske galnaste vetenskapliga idéer. Att testa dem i labbet och kanske ha turen att upptäcka något nytt och oväntat – det vore fantastiskt!

Nicolò Maccaferri beskriver hur anslaget gör det möjligt att experimentera och ändra forskningsriktning om de upptäcker en lovande väg – en frihet som är sällsynt i dag.

– En av mina mest spännande idéer är att skapa nya typer av minnen som kan lagra och hantera oändliga mängder data. Tänk också om vi skulle lyckas utveckla tekniken som gör att datorer, telefoner och hårddiskar kan använda ljus i stället för elektricitet? Revolutionerande!

Utöver de tekniska möjligheterna med hans forskning, hoppas Maccaferri att hans arbete ska inspirera framtida generationer.

– Jag vill tro att det vi forskar om kan ha en inverkan inte bara på samhället i stort, utan även på hur människor närmar sig naturvetenskap och bedriver forskning, säger han.

Text Elin Olsson
Foto Johan Gunséus