"Inchiostro invisibile" non solo per bambini
Il campo dell'ottica dipende dalla manipolazione della radiazione elettromagnetica (EM) in forma di luce a varie frequenze e lunghezze d'onda. Lo sviluppo in anni recenti dei metamateriali ha creato una nuova classe di materiali compositi strutturati artificialmente con proprietà EM mai raggiunte prima. Queste proprietà emergono ampiamente grazie alle disomogeneità artificialmente create delle dimensioni, molto più piccole della lunghezza d'onda interessata, normalmente nanometri per l'intervallo di luce visibile. Tali strutture hanno come risultato la risonanza: oscillazione sincrona alla frequenza naturale di un materiale che causa oscillazioni di grande ampiezza. Gli scienziati hanno avviato il progetto Nanogold ("Self-organized nanomaterials for tailored optical and electrical properties"), finanziato dall'UE, per progettare materiali con un elevato potenziale per produrre un efficace indice di rifrazione negativo. I ricercatori hanno identificato nanoparticelle (NP) di metallo velocemente disponibili, in grado di auto-assemblarsi in meta-atomi con una geometria ben definita per formare un materiale composito. Le NP sono state introdotte in molecole di cristalli liquidi in grado di auto-organizzarsi. La struttura è stata controllata tramite l'utilizzo di fonti esterne quali temperatura, campo magnetico o luce, per produrre risonanza collettiva delle nano-inclusioni. Gli scienziati hanno poi sviluppato metodi di cristallografia a bassa risoluzione per determinare le nanostrutture dei metamateriali auto-assemblati. Utilizzando un approccio bottom-up per la fabbricazione dei metamateriali, Nanogold ha sviluppato un materiale per un dispositivo di imaging con una risoluzione che supera le prestazioni dei microscopi tradizionali di diversi ordini di grandezza. Gli scienziati hanno anche sviluppato materiali che nascondono oggetti a un osservatore esterno, ed altri che assorbono completamente la luce attraverso un'ampia gamma di spettro. In questi ultimi la luce assorbita è stata convertita in calore che potrebbe essere utilizzato in applicazioni nanoscalari catalitiche o termo-fotovoltaiche. Tutti questi progressi sono stati ottenuti attraverso l'impiego di un inchiostro prodotto in modo semplice ed economico in grandi quantità, per il deposito su qualsiasi oggetto. Sul lungo termine, i materiali in grado di essere lavorati a temperature ambientali renderanno possibile la fabbricazione tramite la già consolidata catena di trasformazione della plastica, inclusi stampaggio per iniezione e goffratura a caldo. Utilizzando risonanza e interferenza attraverso strutture periodiche su nanoscala per regolare le proprietà EM, gli scienziati hanno prodotto metamateriali ottici massivi in domini di spettro adatti a innovative applicazioni fotoniche. L'articolo "The building blocks of metamaterials" può essere scaricato dal sito web del progetto all'indirizzo http://nanogold.epfl.ch
