Il cristallo perfetto: non diffrange la luce

Un vetro sviluppato da ricercatori italiani che può essere attraversato dalla luce senza fenomeni di interferenza. Si avrà una super-risoluzione per microscopici ottici

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Il 2011 è appena cominciato e già il mondo della fisica ci regala il primo nuovo materiale dell’anno. Per di più realizzato da ricercatori italiani. La sua caratteristica è decisamente sbalorditiva e si è meritata le pagine di Nature Photonics: non diffrange la luce. Ovvero, la luce lo attraversa in modo rettilineo, senza cambiare l’angolo di propagazione e, quindi, senza allargare il suo cono, creando i noti fenomeni di interferenza. 

Chi si intende di ottica e conosce le onde non lineari chiamate solitoni potrebbe dire che la caratteristica non è né nuova né strabiliante. E invece sì. Con i solitoni, la diffrazione non viene eliminata, ma compensata. Questi impulsi di luce, infatti, scavano una guida d’onda: una sorta di corsia preferenziale che funziona come una fibra ottica generata dalla luce stessa. Questo avviene, però, solo per determinate intensità e forme della luce. Inoltre, le dimensioni del raggio “in entrata” non sono mai le stesse di quello “in uscita”, perché il diametro finale dipende da quanto è brillante la luce stessa: un campo di luce molto intenso si contrae più di un campo di luce debole. Il che è un problema quando si tratta di trasferire immagini (nell’imaging o nella microscopia, per esempio): ogni singolo pixel avrebbe dimensioni diverse a seconda della sua intensità luminosa. 

Eugenio Del Re, professore di ottica e fotonica all’Università de L’Aquila, ha invece realizzato qualcosa di completamente nuovo. Insieme a Elisa Spinozzi, Claudio Conti dell’ Istituto dei Sistemi Complessi (Isc-Cnr) di Roma, e A. J. Agranat dell’ Hebrew University di Gerusalemme, ha creato un cristallo in grado di cancellare completamente l’effetto della diffrazione. Questo significa che il raggio in ingresso è esattamente lo stesso di quello in uscita, la cui grandezza non dipende più dall’intensità della luce. “Si tratta di un vetro formato da potassio, litio, tantalio e niobato (un sale del niobio), con impurità di rame che conferiscono le proprietà ottiche non lineari”, spiega Del Re a Wired.it. “Quando il materiale si raffredda (dopo che è stato formato il cocktail, ndr.), crea un cristallo apparentemente perfetto. A livello nanometrico, però, si possono distinguere differenti regioni che mostrano arrangiamenti della struttura cristallina lievemente diversi l’una dall’altra. La grandezza e l’ordinamento delle regioni dipende da quanto velocemente viene raffreddato il mix e possono essere controllati”.Per alcune velocità di raffreddamento, i ricercatori hanno ottenuto un materiale che azzera la lunghezza d’onda; questo accade perché le nano-variazioni incidono sulle proprietà non lineari della luce: quelle che, a loro volta, modificano le proprietà ottiche dei materiali che attraversano.

Le applicazioni? Come detto, per ora si intravedono quelle nei campi dell’imaging e della microscopia, dove si punta alla super-risoluzione: “ Stiamo cercando di trasmettere immagini dell’ordine dei micron attraverso un sistema ottico – racconta Del Re – cosa per ora impossibile. Poiché, inoltre, i limiti dei microscopi ottici si devono proprio alla rifrazione, si potrà incrementare la loro risoluzione minima”.

Riferimento: doi:10.1038/nphoton.2010.285 

Credit immagine: Del Re/Conti

Fonte: Wired.it


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0 commenti su “Il cristallo perfetto: non diffrange la luce”

  1. Se ho capito bene dalla descrizione,cioè che il cristallo non inserisce diffrazione e se questo significa che ha la stessa diffrazione dell’aria, potrebbe risolvere un grosso problema che si ha nelle connessioni fra fibre ottiche dove, nella giunzione , si forma una discontinuità passando da una all’altra, che genera una diffrazione che inserisce problemi di passaggio della radiazione.
    Si compensa questa discontinuità inserento un gel con il medesimo coefficiente della fibra. Cosa che ha un costo e inconvenienti.
    Cordiali saluti.

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