Nuovi cristalli per i dispositivi ottici
La maggior parte delle persone ha familiarità con un semplice prisma che separa la luce visibile nelle sue singole componenti cromatiche corrispondenti a specifiche lunghezze d'onda e frequenze. Il tipo di "ventaglio" a luce imminente per mostrare i singoli componenti mediante le proprietà di dispersione del vetro. I cristalli sono un altro tipo di struttura con proprietà interessanti rispetto alla luce imminente. In effetti, la chimica dei cristalli è una branca della chimica che descrive le strutture e le funzioni delle varie strutture cristalline e di vetro. Solidi costituiti (principalmente) di modelli ripetuti di atomi, i cristalli possono essere "cresciuti" per produrre varie strutture tridimensionali (3D) con proprietà specifiche in funzione degli atomi presenti. I laser a stato solido si affidano a cristalli o vetri come a mezzi di guadagno per amplificare la luce alla lunghezza d'onda del laser. Per farlo, impiegano il doping con ioni metallici, spesso dalla serie di lantanidi o terre rare. I tungstati doppi (TD) dopati con ioni di terre rare con sono stati ampiamente studiati di recente. Dimostrano emissioni efficienti in entrambe le regioni del visibile e dell'infrarosso dello spettro elettromagnetico e presentano proprietà multifunzionali. I materiali multifunzionali presentano funzionalità specifiche, tra cui una superconduttività e una piezoelettricità non convenzionali. I TD da terre rare hanno recentemente dimostrato di esibire una magnetostrizione o modifiche elastiche in presenza di un campo magnetico. Sono stati coinvolti per l'utilizzo in dispositivi di archiviazione ottica o di imaging. I ricercatori europei che hanno beneficiato dei finanziamenti al progetto DT-CRYS ("Double tungstate crystals: synthesis, characterisation and applications") si sono prefissi di sintetizzare TD di varie geometrie e di valutare le rispettive proprietà. Di notevole interesse sono state le caratteristiche di tipo strutturale, termomeccanico, ottico e magnetico, nonché la capacità di resistività e di guida d'onda. L'obiettivo era di consentire una composizione, un doping e una geometria su misura dei TD per applicazioni specifiche nell'ambito dell'elaborazione, della biomedicina, della biologia e della difesa. I ricercatori sono riusciti a sintetizzare nanopolveri di TD altamente omogenee così come cristalli di massa e strati dopati in film sottili. Sono stati altresì prodotte strutture di guida e numerosi progetti di dispositivi laser basati su TD. Infine, sono state valutate proprietà non lineari di TD multifunzionali per il potenziale utilizzo in dispositivi di conversione di lunghezze d'onda. I risultati del progetto DT-CRYS dovrebbero avere importanti implicazioni per una varietà di nuovi dispositivi laser con proprietà innovative. Questo potrebbe aprire la porta a cristalli funzionali su misura per l'utilizzo in altri campi come la biologia, la medicina e la difesa.
