La Cina realizza il più grande cristallo sintetico al mondo per laser di nuova generazione

Un gruppo di ricercatori cinesi ha annunciato la creazione del più grande cristallo sintetico di seleniuro di bario e gallio (BGSe), un materiale con implicazioni significative per le tecnologie laser e i sistemi di rilevamento a infrarossi.

La scoperta, frutto di un decennio di lavoro, potrebbe aprire nuove frontiere nelle applicazioni sia civili che militari, posizionando la Cina in un ruolo di primo piano in un settore altamente strategico.

Un cristallo dalle proprietà uniche

Il seleniuro di bario e gallio (BGSe) fu scoperto per la prima volta da scienziati cinesi nel 2010, e da allora ha attirato l’attenzione dei ricercatori della difesa di tutto il mondo. Sviluppato ora dagli scienziati degli Istituti di Scienze Fisiche di Hefei, il nuovo cristallo misura 60 millimetri di diametro. La sua funzione principale è convertire in modo efficiente i laser a onde corte in fasci a medio e lontano infrarosso. Queste lunghezze d’onda sono ideali per percorrere lunghe distanze attraverso l’atmosfera con una minima dispersione di energia.

La sua resistenza è eccezionale: può sopportare un’energia laser fino a 550MW/cm2, circa dieci volte superiore alla soglia di danneggiamento dei materiali militari attualmente in uso.

Questa durabilità lo rende adatto per applicazioni laser ad altissima potenza che in precedenza erano destinate al fallimento. “Questo rappresenta il più grande campione riportato a livello globale fino ad oggi”, ha dichiarato il team di ricerca guidato dal fisico Wu Haixin sulla rivista Journal of Synthetic Crystals e sul SCMP.

Il cristallo record prodotto

Un processo di produzione meticoloso

La creazione di un cristallo di tali dimensioni e stabilità richiede una precisione estrema. Il processo parte da bario, gallio e selenio ad alta purezza, sigillati sottovuoto in tubi di quarzo. Questi vengono riscaldati a 1020∘C in un forno a doppia zona. Il cristallo si forma lentamente nell’arco di un mese, durante un raffreddamento controllato.

Segue una fase di ricottura, in cui il materiale viene riscaldato per diversi giorni a 500∘C e poi raffreddato a un ritmo di soli 5∘C all’ora per evitare difetti strutturali. Infine, le superfici vengono lucidate con seghe diamantate per ottenere la massima trasparenza ottica. Le principali sfide, secondo i ricercatori, consistono nel rimuovere ogni traccia di ossigeno e umidità e nel mantenere un controllo termico perfetto durante ogni fase.

Grafico delle temperature e dei tempi per la produzione dei cristalli

Potenziali applicazioni strategiche

Sebbene l’articolo scientifico non confermi un impiego militare diretto, la tempistica dello sviluppo si allinea con il crescente interesse della Cina per le armi a energia diretta e la difesa spaziale. Un cristallo di questo tipo potrebbe essere integrato in potenti sistemi laser capaci di operare attraverso le cosiddette “finestre atmosferiche”, raggiungendo satelliti o altri obiettivi distanti con grande efficacia. La sua robustezza supera i limiti che in passato hanno ostacolato progetti simili, come un test della Marina statunitense del 1997 in cui un laser a medio infrarosso danneggiò i propri componenti nel tentativo di colpire un satellite.

Oltre al settore della difesa, gli autori evidenziano importanti applicazioni civili. Tra queste, la diagnostica per immagini in campo medico e i sistemi di rilevamento a infrarossi ipersensibili, utili per il tracciamento di missili o l’identificazione di velivoli. Il successo cinese nel produrre questo cristallo in tempi relativamente brevi, soprattutto se confrontato con altri progetti complessi come il sistema laser ZEUS dell’Università del Michigan, sottolinea l’avanzamento tecnologico del paese in un settore chiave per il futuro.