Università dell’Aquila: scoperto cristallo che non diffrange luce

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Scoperto un cristallo che non diffrange luce. E’ il risultato di una ricerca internazionale realizzata tra l’Universita’ dell’Aquila (dott. Eugenio Del Re, ricercatore presso il Dip.to di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione e dott.ssa Elisa Spinozzi), la Hebrew University of Jerusalem (Aharon J. Agranat, Israele) e l’Istituto per i Sistemi Complessi Isc-Cnr di Roma (prof. Claudio Conti), nell’ambito dei progetti ”Futuro in Ricerca Phocos” (MIUR -Universita’ dell’Aquila) e Erc Starting Grant Complexlight (EU – ISC-CNR), pubblicato sulla rivista ”Nature Photonics” (E. Del Re, E. Spinozzi, A.Agranat, C. Conti, Nature Photonics 5, 39-42 (January 2011) ).

I fisici italiani hanno lavorato su un nuovo materiale, un cristallo ”perfetto” attraverso il quale la luce mantiene la sua forma, indipendentemente dalla dimensione e intensita’. In esso la luce non diffrange: lo attraversa in modo rettilineo, senza allargare il suo cono e senza subire distorsioni. Lo studio e’ stato condotto osservando la propagazione di fasci laser nel KTN:Li, un cristallo ferroelettrico nanodisordinato. Nel propagarsi, i segnali luminosi si allargano e si distorcono a causa della diffrazione, un processo che fino ad oggi era considerato intrinseco alla natura stessa della luce. In materiali nonlineari, la distorsione puo’ essere evitata compensando la diffrazione, ottenendo in tal modo i cosiddetti solitoni.
Questi fasci di luce, infatti, scavano una guida d’onda: una corsia che agisce come una fibra ottica, ma indotta dalla luce stessa. Questo avviene pero’, solo per determinate intensita’ e forme della luce. In effetti, le dimensioni del raggio dipendono da quanto e’ intensa la luce stessa. Il che e’ un problema quando si tratta di trasferire immagini: ogni singolo pixel avrebbe dimensioni diverse a seconda della sua intensita’ luminosa.
I nuovi risultati mostrano che la luce si puo’ propagare senza diffrazione, ovvero senza distorsione e senza le limitazioni imposte dalla sua eventuale compensazione. Il tutto e’ stato dimostrato sperimentalmente quando il cristallo viene prima riscaldato e poi rapidamente raffreddato, fino a temperatura ambiente. Questo ciclo termico trasforma il materiale in un vetro dipolare capace di interagire con la luce in maniera nuova e inaspettata. In particolare, la luce cessa completamente di diffrangere.
Anche se la ricerca e’ solo agli inizi, la scoperta potrebbe permettere la trasmissione di immagini ad altissima definizione in microscopi ottici, rendendo possibile la visualizzazione diretta di dettagli anche al di sotto dei limiti attuali (circa 180 nanometri per luce visibile).
(ASCA)