In Svizzera, un team di ricercatori del Politecnico federale di Zurigo (ETH Zurich) ha sviluppato una lente metallica incredibilmente sottile, capace di trasformare la luce infrarossa in luce visibile. Qualcosa di simile è stato ottenuto da un team in Cina, che ora punta alla realizzazione di lenti a contatto fruibili e senza necessità ai alimentazione alcuna.
Il risultato è stato ottenuto sfruttando le proprietà di un materiale chiamato niobato di litio (LiNbO₃), lavorato con precisione su scala nanometrica per creare strutture ottiche finora inedite. La lente in questione è 40 volte più sottile di un capello umano, ma riesce a dimezzare la lunghezza d’onda della luce infrarossa, rendendola visibile sotto forma di luce viola.
Il lavoro è stato guidato da Rachel Grange, docente specializzata in ottica integrata e nanofotonica non lineare. Il suo gruppo ha ideato una tecnica che unisce sintesi chimica e nanoingegneria per modellare il niobato di litio mentre si trova ancora in forma liquida. La materia viene stampata come in una tipografia, usando uno stampo riutilizzabile, e poi solidificata attraverso un processo termico a 600 °C. Questo consente di ottenere una superficie con proprietà ottiche straordinarie, in grado di concentrare la luce e modificarne la lunghezza d’onda.
Il principio sfruttato è un effetto ottico non lineare che, finora, richiedeva cristalli voluminosi e apparecchiature complesse. Grazie alla nuova lente, la luce laser infrarossa a 800 nanometri viene convertita in luce visibile a 400 nanometri, puntando con precisione su un unico punto focale. Il sistema si comporta dunque come una lente tradizionale, ma in una versione estremamente compatta, efficiente e con capacità finora riservate solo a strutture molto più grandi.
Uno dei più immediati settori di possibile utilizzo è la sicurezza: le lenti metalliche e le strutture simili, capaci di generare ologrammi, potrebbero diventare elementi antifalsificazione nei documenti e sulle banconote, grazie alla loro capacità unica di manipolare la luce. Ma gli usi si estendono anche all’industria e alla ricerca scientifica. In particolare, la tecnologia potrebbe rendere più compatti e accessibili i sistemi di visione notturna, la termografia e le apparecchiature per l’imaging scientifico e medico.
Un altro ambito di applicazione è quello della litografia a ultravioletti profondi, una tecnica fondamentale nella produzione di semiconduttori avanzati. Secondo i ricercatori, l’impiego di queste nuove superfici ottiche potrebbe ridurre dimensioni e costi delle attrezzature necessarie, rendendo la produzione di chip più sostenibile ed efficiente.
Le sfide non sono mancate: il niobato di litio è notoriamente difficile da lavorare per via della sua durezza e stabilità chimica. Tuttavia, il metodo sviluppato dal team ETH Zurich sembra essere adatto alla produzione su larga scala, grazie all’uso di stampi invertiti che permettono una replicazione veloce ed economica.
Rachel Grange ha sottolineato come la ricerca sulle metasuperfici, ovvero elementi ottici ultra-compatti capaci di manipolare la luce in modi innovativi, sia ancora in una fase iniziale. L’interesse crescente da parte di fisici, chimici e ingegneri dei materiali lascia però intravedere un futuro ricco di applicazioni concrete. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials.
crediti immagine testata: ETHzurich
Nintendo is updating even more games for the Switch 2