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La casa degli specchi che viola la fisica

I primi materiali in grado di deviare la luce in maniera ‘innaturale’

02 settembre, 12:24
Gli autori della ricerca in una foto che simula le immagini che potrebbe produrre uno specchio ottenuto con la tecnologia che descrivono su Science (fonte:Eliza Grinnell e Nanfang Yu) Gli autori della ricerca in una foto che simula le immagini che potrebbe produrre uno specchio ottenuto con la tecnologia che descrivono su Science (fonte:Eliza Grinnell e Nanfang Yu)

Arrivano i primi materiali in grado di deviare la luce in maniera ‘innaturale’ e, come in una vera casa degli specchi, producono bizzarri fenomeni che violano le leggi della fisica. Sono il risultato di una ricerca, pubblicata su Science, coordinata dall'italiano Federico Capasso, dell'università di Harvard, uno dei pionieri della miniaturizzazione, artefice di numerose innovazioni come il laser a cascata quantica e la microlevitazione.
Il suo gruppo, presso la School of Engineering and Applied Sciences (Seas) di Harvard, ha realizzato un materiale che viola le leggi dell’ottica e che aprirà le porte a nuovi sviluppi nel campo delle tecnologie fotoniche. ‘’E’ una ricerca che va avanti da circa due anni - ha spiegato Capasso all’ANSA – ed è resa possibile dal lavoro di un intero gruppo e dall’idea di Zeno Gaburro, uno studente italiano vincitore di una borsa di studio europea’’.
Controllare la luce e modificarne il percorso è una delle sfide delle scienze applicate, in quanto permetterebbe di realizzare oggetti e tecnologie ‘impossibili’ come l’invisibilità e le lenti piane. ‘’Le applicazioni possibili sono moltissime in tutti i settori, persino nell’arte’’, ha proseguito Capasso, “Per quanto riguarda l‘atteso mantelle per l’invisibilità, va detto purtroppo che siamo ancora molto lontani dal vederlo realizzato realmente”.
Molte proprietà della luce sono note sin dall’antichità. Riflessione e rifrazione sono fenomeni facilmente osservabili e risulta sempre possibile prevedere matematicamente la traiettoria di un raggio di luce quando viene riflesso (riflessione) o quando subisce una deviazione attraversando un mezzo diverso (rifrazione). In questa ricerca, analizzando il comportamento della luce con il nuovo materiale realizzato, i ricercatori hanno verificato che le normali equazioni utilizzate sono insufficienti per descrivere il bizzarro comportamento osservato in laboratorio.
Il materiale in questione è una sottile pellicola metallica composta da una serie di piccole antenne realizzate in oro e incise su una superficie di silicio. La struttura è in una scala molto più piccola della lunghezza d’onda della luce utilizzata e ogni antenna si comporta come un risonatore che intrappola la luce e ne ‘ruba’ una parte di energia prima di rilasciarla. È possibile così creare fasci di luce che vengono riflessi e rifratti in maniera arbitraria, in funzione della distribuzione di antenne sulla superficie del materiale. “Le leggi erano note da secoli e noi abbiamo dimostrato che ingegnerizzando, modellando, in modo adatto un materiale è possibile generare fenomeni nuovi”, ha rilevato Capasso. “Abbiano generalizzato le leggi della riflessione e rifrazione – ha concluso - con una nuova modellizzazione matematica semplice e elegante’’.

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