Una lente piatta, sottilissima e senza necessità di alimentazione, in grado di trasformare la luce infrarossa in luce visibile: è questa l’innovazione presentata da un gruppo di ricercatori dell’ETH Zurich, che potrebbe rivoluzionare settori come la sicurezza, la medicina, la produzione di chip e la visione notturna.
Dall’ETH Zurich una lente ultrasottile che rende visibile l’infrarosso
Una lente metallica capace di trasformare la luce infrarossa in luce visibile è l’incredibile risultato ottenuto da un team di ricercatori del Politecnico federale di Zurigo (ETH Zurich). Sfruttando il niobato di litio (LiNbO₃), materiale già noto in ambito scientifico ma complesso da lavorare, gli scienziati sono riusciti a creare una superficie ottica ultrasottile – ben 40 volte più sottile di un capello umano – capace di dimezzare la lunghezza d’onda della luce infrarossa e convertirla in luce viola.
Pubblicato sulla rivista Advanced Materials, il progetto è guidato da Rachel Grange, docente esperta in ottica integrata e nanofotonica non lineare. Grazie a un processo che combina sintesi chimica e nanoingegneria, il niobato di litio viene modellato quando è ancora liquido, usando stampi riutilizzabili simili a quelli di una tipografia, per poi essere solidificato a 600 °C. Il risultato è una lente piatta, ma dotata di proprietà ottiche straordinarie, in grado di concentrare e trasformare la luce in modi finora possibili solo con apparecchiature ingombranti e costose.
Il cuore del funzionamento risiede in un effetto ottico non lineare finora accessibile solo tramite cristalli voluminosi. La lente riesce a convertire la luce laser infrarossa a 800 nanometri in luce visibile a 400 nanometri, mantenendo un unico punto focale, come una lente tradizionale. Ma la sua estrema compattezza e efficienza aprono scenari completamente nuovi.
Una strada promettente anche per la produzione di semiconduttori
Tra i settori di applicazione più immediati c’è la sicurezza: queste lenti metalliche potrebbero diventare elementi antifalsificazione nei documenti o nelle banconote, grazie alla capacità di generare ologrammi e manipolare la luce in modo unico. Ma l’impatto si estende anche al campo della ricerca scientifica, visione notturna, termografia e imaging medico, con la possibilità di creare strumenti molto più leggeri e accessibili rispetto agli attuali.
Un ulteriore ambito di applicazione riguarda la litografia a ultravioletti profondi, una tecnica fondamentale nella produzione di chip e semiconduttori avanzati. Le nuove superfici ottiche sviluppate dal team ETH Zurich potrebbero ridurre significativamente dimensioni e costi delle attrezzature necessarie alla produzione, contribuendo a renderla più sostenibile ed efficiente.
Non mancano però le sfide, come quella della lavorazione del niobato di litio, materiale notoriamente difficile da lavorare per via della sua durezza e della sua stabilità chimica. Tuttavia, il processo messo a punto – basato sull’uso di stampi invertiti – consente una replicazione veloce e a basso costo, rendendo la produzione su larga scala un obiettivo realistico.
