Research

Research Activity

2018-2019

Professore ordinario in pensione dal 1° novembre 2018

1991-2018

Professore ordinario - Università di Napoli “Federico II”

1985-1991

Professore associato   - Università di Napoli “Federico II”

1986-1989

Collaborazione scientifica con la Fondazione “U. Bordoni”, Rom

1977-1985

Professore incaricato  - Università di Napoli “Federico II”

1982-1984

Visiting Scientist presso l'Università di Berkeley - USA

1973-1977

Assistente di ruolo e professore incaricato - Università della Calabria

1972

Laurea in Fisica con lode - Università di Roma “La Sapienza”

 

Insegnamenti: Ottica Quantistica, Ottica, Ottica, Fisica I e II per fisici ed ingegneri.

 

Compiti didattici e scientifici (presso l'Università di Napoli”Federico II”): coordinamento di Dottorati di Ricerca, Direttore della Sezione di Struttura della Materia per l'anno 2003, organizzazione di Conferenze e Scuole, Responsabile di un proprio gruppo di ricerca dal 1983.

 

Attività di ricerca

Il prof. Santamato ha pubblicato più di 200 articoli su riviste scientifiche internazionali di fisica, anche di qualità, come Nature, Science, Nature Communications, Physical Review Letters. Svolge anche attività di revisore per queste riviste e di molte altre (Physical Review, Applied Physics, Applied Optcs, Optics Communications, Foundations of Physics, ecc.). È anche coautore di due libri didattici.

 

I dati numerici globali (Google Scholar) del prof. Santamato sono

citazioni 5863;  h-index 43;  i-10index 105.

 

Interessi scientifici

Il prof. Santamato ha svolto prevalentemente ricerca di tipo sperimentale nel campo dell'ottica classica  e quantistica; ma si è anche dedicato attivamente a materie teoriche come i processi stocastici alla base della termodinamica e dell'entropia e ai fondamenti geometrici della meccanica quantistica. Le attività teoriche e sperimentali, non senza attenzione agli aspetti più applicativi (il prof. Santamato è co-inventore di tre brevetti nazionali ed internazionali), hanno convissuto per tutta la carriera scientifica del prof. Santamato e continuano ancora oggi.

 

Principali risultati raggiunti.

 

Avvio della ricerca di Ottica dei Cristalli Liquidi a Napoli e nel mondo

 

Nel 1982 il prof. Santamato ha fondato presso l'Università di Napoli “Federico II” il primo nucleo di un gruppo di ricerca nel campo dell'ottica dei plasmoni di superficie. Successivamente, nel 1985, al ritorno dal soggiorno di lavoro a Berkeley, le attività del gruppo si sono indirizzate sull'ottica nonlineare della materia soffice e, in particolare, dei cristalli liquidi, portando per la prima volta questo tipo di attività sperimentale (di avanguardia, all'epoca) presso il Dipartimento di Fisica di Napoli. Ben presto il gruppo è diventato uno dei leader internazionali e punto di riferimento nel campo dell'ottica nonlineare dei cristalli liquidi.

 

A Napoli, nel 1986, il prof. Santamato ha organizzato la prima Conferenza sull'Ottica dei Cristalli Liquidi (OLC'86) [A40], dopo la quale si sono succedute, con cadenza biennale, altre conferenze OLC in tutto il mondo. Il successo delle conferenze OLC continua ancora oggi: l'OLC 2019 si terrà a Québec (Canada).

 

Grazie anche all'apporto di valenti ed entusiasti giovani collaboratori (ora professori ordinari) quali il prof. G. Abbate, il prof. P. Maddalena e il prof. L. Marrucci, il gruppo iniziale fondato dal prof. Santamato ha moltiplicato le sue attività e si è ingrandito al punto da rendersi necessaria una suddivisione in quattro laboratori differenti, all'inizio tutti sotto la supervisione generale del prof. Santamato, ma ben presto con attività e direzioni scientifiche autonome. L'unità del gruppo è stata però mantenuta nel più largo gruppo di ricerca SLAM (Structured Light And Matter http://www.slamgroup.it/) presso l'Università di Napoli “Federico II”, attualmente diretto dal prof. L. Marrucci.

 

La crescita continua e rilevante del gruppo fondato dal prof. Santamato può essere valutata osservando il seguente grafico che riporta le citazioni ricevute dai lavori scientifici del prof. Santamato (fonte Google Scholar)

 

Citazioni_ES.PNG

 

Elenchiamo qui di seguito i principali risultati della ricerca del prof. Santamato

 

Ottica dei Cristalli Liquidi

· Primo esperimento (1993) sulla formazione spontanea di pattern spaziali nel campo trasverso di un fascio laser retro-riflesso in un film di cristalli liquidi.

· Scoperta (1986) della possibilità di trasferire momento angolare dalla luce laser ai cristalli liquidi con il processo ottico nonlineare di SISLS (Self-Induced SDtimulated Light Scattering) e delle complesse dinamiche associate quali oscillazioni nonlineari persistenti, intermittenza on-off e transizione al caos deterministico

· Scoperta (2001) che la complessità delle dinamiche osservate nei cristalli liquidi è dovuta al trasferimento nel materiale del momento angolare sia di spin che orbitale dei fotoni.

· Scoperta dell’effetto inverso: un cristallo liquido mantenuto fermo in opportune configurazioni può trasferire sia momento angolare di spin che orbitale ai fotoni. Questa scoperta ha permesso la realizzazione nel laboratorio diretto dal prof. L. Marrucci, di un nuovo dispositivo a cristalli liquidi, la q-plate, in grado di manipolare con precisione e flessibilità il momento angolare orbitale e di spin dei fotoni (2006).

· Proposta e realizzazione (2009) in collaborazione con il gruppo di Ottica Quantistica dell’Università “La Sapienza” diretto dal prof. F. De Martini, del primo esperimento di interazione fotone-fotone (effetto Ong-Ou-Mandel) in un singolo fascio utilizzando la q-plate per trasformare coerentemente il momento angolare di spin dei fotoni in momento angolare orbitale, Si tratta del primo esperimento di ottica quantistica realizzato con il momento angolare orbitale dei fotoni. Questo esperimento, seguito subito dopo da un esperimento di clonazione quantistica ottimale del momento angolare dei fotoni [recensito da Le Scienze],  ha permesso al gruppo SLAM di entrare nella mainstream dell’ottica quantistica con numerosi esperimenti innovativi che continuano ancora oggi e che hanno permesso al gruppo SLAM, nella persona del prof. L. Marrucci, di essere il coordinatore principale del Progetto europeo FET-open 2010-2013  “A toolbox for photon orbital angular momentum technology (PHORBITECH)” (FP7, 2.2 M€) e dal 2016 a tutt’oggi del finanziamento europeo ERC “Photonics of the spin-orbit optical phenomena (PHOSPHOR)” (ERC, H2020, 1.7 M€).

 

Recensioni di alcuni dei lavori del prof. Santamato nel campo dell’ottica quantistica sono apparse su riviste internazionali di grande impatto quali Nature News, Nature Photonics News&Views,  Le Scienze.

 

Fondamenti geometrici della meccanica quantistica

· Scoperta del legame tra la curvatura scalare della geometria differenziale conforme di Weyl e il potenziale quantistico di Bohm e proposta (1984) della curvatura di Weyl dello spazio come fondamento delle equazioni di Schrödinger e di Klein-Gordon della meccanica quantistica.

· Derivazione (1988) del principio di indeterminazione di Heisenberg dalla curvatura media di Weyl

· La geometria di Weyl permette di risolvere il paradosso (EPR) legato alla nonlocalità della meccanica quantistica (2013) e alla sua incompletezza

· La geometria di Weyl permette di ottenere una trattazione completa (nel senso di EPR) dello spin ½ quantistico (2014) relativistico basato sulla equazione di Dirac

· La geometria di Weyl permette una dimostrazione semplice del principio di esclusione di Pauli (2014) [P22] sia nel regime non relativistico (2015) che relativistico (2017)

 

Una recente recensione della trattazione geometrica della Meccanica Quantistica del prof. Santamato è riportata nel libro

Rowe DE, Sauer T, Walter S. Beyond Einstein: Perspectives on Geometry, Gravitation, and Cosmology in the Twentieth Century. Birkhäuser; 2018 Sec. 11.4.2.3 pag. 289.