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 Inserito il - 23/08/2012 : 10:35:11
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Invisibili, ma solamente da un lato
Un nuovo metamateriale "attivo", realizzato mutuando concetti presi dalla meccanica quantistica, permette di ottenere l'invisibilità in funzione della direzione di provenienza della luce, una proprietà che può avere interessanti applicazioni nell'ambito delle tecnologie laser
10 agosto 2012 (red)
Una struttura che può diventare totalmente invisibile quando luce la attraversa da un lato, mentre può rimanere visibile quando viene illuminata dall'altro è stata realizzata da un gruppo di ricercatori del Max Planck Institut per l’ottica di Erlangen e dell’Università della Florida centrale a Orlando, che la descrivono in un articolo pubblicato su “Nature”.
La progettazione di nuovi metamateriali ha già permesso la creazione di sistemi per rendere invisibili degli oggetti o, all’opposto, per ottenere una risoluzione delle immagini molto superiore al normale. In quasi tutte le soluzioni adottate per ottenere questi risultati l’azione dei ricercatori è stata rivolta alla creazione di un'alterazione attenta e specifica della distribuzione spaziale dell’indice di rifrazione all’interno del metamateriale, che può quindi essere considerato come un componente ottico passivo.
Ulf Peschel, Alois Regensburger e collaboratori hanno invece cambiato prospettiva, cercando di ottenere le stesse singolari proprietà ottiche, che non esistono in natura, progettando un metamateriale “attivo”, che permetta di modulare la risposta alla luce che lo raggiunge, vale a dire in cui la classica alterazione spaziale dell’indice di rifrazione è sostituita da un'alterazione temporale. Il dispositivo che sono riusciti a mettere a punto potrebbe così trovare interessanti applicazioni nel campo della tecnologia dei laser.
Chiave di volta della ricerca è stata l’applicazione di un concetto sviluppato nell’ambito della teoria del campo quantistico – quello di simmetria parità-tempo (PT), una proprietà dei sistemi fisici che sono invarianti rispetto all'inversione del tempo e alla riflessione speculare – che alcuni fisici teorici hanno indicato come potenzialmente dotato di un notevole interesse nel campo dell'ottica.
Per ottenere un sistema ottico con simmetria PT, bisogna però guardare all’indice di rifrazione da un punto di vista più generale e matematicamente più sottile di quanto non avvenga solitamente. Nel caso più generale, l'indice di rifrazione è infatti espresso da una quantità complessa, la cui parte reale è correlata al rallentamento della luce nel materiale e all’angolo con cui essa viene piegata, mentre la parte parte immaginaria è in correlazione con l’amplificazione (guadagno) o l’assorbimento (perdita) di luce all'interno di un materiale.
In particolare - spiegano Luca Razzari e Roberto Morandotti dell’Institut national de la recherche scientifique canadese e dell’Istituto italiano di tecnologia di Genova in una nota di commento all’articolo – perché un sistema ottico sia PT simmetrico, il profilo dell’indice di rifrazione deve essere simmetrico nella sua parte reale e anti-simmetrico in quella immaginaria, un requisito finora problematico da soddisfare a causa di rilevanti difficoltà tecniche di realizzazione.
http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7410/full/nature11298.html
http://www.nature.com/nature/journal/v488/n7410/full/488163a.html
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