Un balzo in avanti significativo nel campo della fotonica e dei materiali avanzati arriva dai laboratori cinesi. Un team di ricercatori degli Istituti di Scienze Fisiche di Hefei, sotto l'egida dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha annunciato la creazione del più grande cristallo di seleniuro di bario e gallio (BGSe) mai realizzato al mondo. Con un diametro di 60 millimetri, questo componente sintetico rappresenta un traguardo tecnologico che potrebbe ridefinire le capacità dei sistemi laser a lungo raggio e delle tecnologie di rilevamento a infrarossi. La sua importanza non risiede solo nelle dimensioni, ma soprattutto nelle sue eccezionali proprietà, frutto di un decennio di ricerca e sviluppo.
Ma a cosa serve, in pratica, un cristallo del genere? La sua funzione principale è quella di convertire in modo estremamente efficiente i laser a infrarossi a onda corta in fasci a infrarossi a media e lunga lunghezza d'onda. Questo passaggio è cruciale, perché le onde più lunghe riescono a viaggiare per distanze maggiori attraverso l'atmosfera terrestre subendo una dispersione minima. È come trovare una "finestra" quasi trasparente nell'aria, che permette al fascio di energia di arrivare a destinazione con la massima potenza possibile. La vera svolta, però, è la sua resistenza. I
l cristallo può sopportare un'energia laser intensa fino a 550 megawatt per centimetro quadrato, un valore circa dieci volte superiore alla soglia di danneggiamento dei materiali di grado militare attualmente in uso. Questa durabilità apre le porte ad applicazioni laser ad altissima potenza che in passato erano destinate a fallire, come dimostra un test della Marina statunitense del 1997 in cui un laser a medio infrarosso danneggiò i propri componenti nel tentativo di colpire un satellite.
Sebbene il documento scientifico, pubblicato sulla rivista Journal of Synthetic Crystals, non confermi esplicitamente un impiego militare, le potenziali applicazioni in questo settore sono evidenti. Un sistema laser dotato di un simile cristallo potrebbe teoricamente raggiungere satelliti in orbita o altri bersagli distanti, agendo come un'arma a energia diretta. Gli autori, guidati dal fisico Wu Haixin, suggeriscono anche usi civili di grande impatto, come l'imaging medicale avanzato e sistemi di rilevamento a infrarossi ipersensibili, utili per tracciare missili o identificare velivoli con una precisione senza precedenti.
Il processo per ottenerlo è tutt'altro che semplice e dimostra l'elevato grado di precisione raggiunto. Si parte da bario, gallio e selenio di elevata purezza, sigillati sotto vuoto in tubi di quarzo. Questi vengono riscaldati a 1020 gradi Celsius fino a formare una regione fusa da cui, nell'arco di un mese, il cristallo si forma lentamente in un ambiente a temperatura controllata. Segue una fase di ricottura a 500 gradi per diversi giorni e un raffreddamento lentissimo per evitare difetti strutturali.
Questa maestria tecnologica, che secondo i ricercatori i laboratori occidentali non sono ancora riusciti a replicare su larga scala, posiziona la Cina in un ruolo di primo piano in un settore strategico per la difesa e la tecnologia spaziale. Secondo lo studio, i nuovi cristalli sarebbero già in fase di integrazione in diversi programmi di ricerca e sviluppo cinesi dal 2020.
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