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Un gruppo di ricerca del Cnr-Isasi, in collaborazione con un laboratorio della California ha costruito un microdispositivo in grado di creare “vortici di luce”. Potrà essere sfruttato per applicazioni nelle telecomunicazioni ottiche e quantistiche, nella crittografia e nella manipolazione di nanoparticelle.
Un’importante svolta nella scienza delle telecomunicazioni e dell’ottica si sta profilando all’orizzonte, grazie a un gruppo di ricercatori dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Napoli (Cnr-Isasi). In collaborazione con il rinomato Molecular Foundry – Lawrence National Laboratory di Berkeley, California, questi esperti hanno gettato le basi per una nuova era nella manipolazione della luce attraverso una nanostruttura avanzata, aprendo la strada a potenziali rivoluzioni nelle comunicazioni, nella crittografia e in altre tecnologie laser e quantistiche.
L’elemento chiave di questa innovazione è un cristallo fotonico all’avanguardia. I cristalli fotonici, che sfruttano i fotoni come mattoni di costruzione, rappresentano una promettente frontiera nella trasmissione di informazioni attraverso la luce. L’aspetto rivoluzionario risiede nell’applicazione dello “stato legato nel continuo”, una configurazione elettromagnetica in cui la luce è intrappolata all’interno del cristallo anziché propagarsi nello spazio circostante. Questo stato consente l’assegnazione di cariche topologiche specifiche, creando un canale di comunicazione altamente selettivo e altamente sicuro per le informazioni.
Il risultato? Un dispositivo in grado di generare “vortici di luce”. Questi vortici, composti da fasci di fotoni avvolti con precisione calcolata, sono ottenuti grazie alle cariche topologiche e alla configurazione del cristallo fotonico. Ciò che rende questa scoperta ancora più straordinaria è la miniaturizzazione estrema del dispositivo, resa possibile grazie agli standard di produzione della nanoelettronica. In contrasto con le dimensioni macroscopiche degli strumenti convenzionali per la generazione di vortici di luce, questo chip si presenta come un gigante in miniatura.
Possibili impieghi
Le applicazioni pratiche sono sorprendenti. Questi vortici di luce controllati potrebbero essere utilizzati per manipolare nanoparticelle, consentendo rotazioni mirate e controllate. Inoltre, le telecomunicazioni ottiche avanzate potrebbero trarre enormi benefici da questa scoperta, grazie all’associazione tra il numero di avvolgimenti del fronte d’onda dei vortici e dati specifici da comunicare. Questo non solo potrebbe migliorare la velocità e l’affidabilità delle comunicazioni, ma potrebbe anche rivoluzionare l’ambito della crittografia, offrendo modalità di trasmissione sicure e sofisticate.
L’aspetto tecnologico della creazione di questa nanostruttura è altrettanto affascinante. I ricercatori hanno utilizzato una sofisticata tecnica di nano-litografia a fascio elettronico per plasmare un pattern regolare su uno strato ultra-sottile di nitruro di silicio. La struttura risultante è stata progettata per generare vortici di luce con caratteristiche specifiche a seconda dell’angolo di incidenza e della polarizzazione della luce.
