Controllo della crescita dei cristalli per migliori materiali in vetro
Il vetro contenente nanoparticelle metalliche sta raccogliendo interesse per le potenziali applicazioni in fotonica grazie alle loro speciali proprietà ottiche lineari e non lineari. Queste proprietà sono determinate dalle oscillazioni di plasma superficiali dei cluster metallici, la cui risonanza è strettamente collegata a concentrazione, distribuzione e forma delle nanoparticelle. Un altro fattore importante è la matrice dielettrica circostante, che influenza il movimento dell'energia elettrica e magnetica. L'ottimizzazione dei materiali di vetro manipolandone le proprietà strutturali potrebbe facilitare lo sviluppo e la produzione di materiali non lineari, nanodispositivi ed elementi ottici. Un modo per farlo è rappresentato dalle tecniche basate su laser in grado di modificare la forma e le dimensioni dei cluster metallici; si è già dimostrato uno strumento potente e flessibile per controllare e ottimizzare le proprietà ottiche lineari e non lineari per i materiali compositi. Si possono realizzare progettando le proprietà ottiche del materiale controllando la distribuzione delle nanoparticelle nella matrice di vetro. I ricercatori stanno considerando il laser a femtosecondi (FSL) per sfruttare questo potenziale. Il progetto Femtonano (Femtosecond laser induced nanoclusters in glasses for photonic applications) punta a ottenere maggiori conoscenze in questo settore studiando l'interazione luce-materiale e, in particolare, i processi a multifotoni. È fondamentale per cercare di sviluppare nuovi dispositivi ottici basati sul controllo delle nanoparticelle. Il progetto finanziato dall'UE puntava a comprendere meglio come si formano delle nanostrutture metalliche nei mezzi vetrosi e a trovare un metodo per manipolare la forma e la distribuzione dei nanocluster nella matrice dielettrica. Le pulsazioni FS hanno molto da offrire all'elaborazione microscopica a selezione spaziale e alla formazione di microstrutture tridimensionali modificate. L'elaborazione FSL è già stata usata per produrre diversi tipi di optodispositivi funzionali integrati. Includono guide d'onda ottiche 3D, memoria ottica e cristalli fotonici. Studiando i nanocluster indotti da FSL nei vetri per applicazioni fotoniche, i membri dell'equipe sono riusciti a proporre un meccanismo possibile per dare forma ai nanocluster e hanno ottenuto maggiori informazioni sull'influenza delle condizioni di irradiazione laser sul comportamento di questi nanocluster. Gli esperimenti hanno rivelato i campi di sollecitazione indotti da irradiazione FSL e hanno consentito ai ricercatori di descrivere gli effetti della variazione di intensità e della registrazione della direzione. Femtonano ha utilizzato con successo l'irradiazione FSL per inserire linee cristalline nel vetro di silice multicomponente e identificare le finestre di elaborazione laser e la composizione della matrice di vetro. La tecnica di cristallizzazione ha posto la base per le attività che puntano a ottenere memorie ottiche 3D, display a stato solido integrati e forse persino dispositivi optoelettronici integrati. Manca ancora una definizione su come controllare facilmente l'orientamento della crescita di cristalli nei vetri. I partner di Femtonano desiderano continuare gli sforzi in questa direzione anche al termine di questo progetto.
