Cina: scienziati scoprono come generare un effetto Laser che può rivoluzionare comunicazione e telefonia

Secondo un articolo del South China Morning Post pubblicato venerdì, gli scienziati cinesi hanno ideato un nuovo metodo per generare una luce simile a quella del laser che potrebbe migliorare significativamente la velocità di comunicazione dell’elettronica quotidiana.

Il nuovo dispositivo che rende possibile questa luce è noto come laser a elettroni liberi ed è stato sviluppato dagli scienziati dell’Istituto di Ottica e Meccanica Fine di Shanghai dell’Accademia delle Scienze cinese.

La tecnologia non è del tutto nuova. Laser di questo tipo sono già esistiti in passato, ma si trattava di dispositivi ingombranti e ad alta potenza ospitati in grandi e costose strutture che li rendevano poco pratici per l’uso quotidiano o per applicazioni di massa.

Il nuovo dispositivo, invece, utilizza solo un sottile pezzo di filo di circa 8 cm di lunghezza per emettere luce simile a quella del laser in un’ampia gamma di lunghezze d’onda per una grande varietà di applicazioni. La tipica luce laser è normalmente limitata in queste aree.

Il coautore della ricerca Ye Tian ha dichiarato allo Shanghai Observer che la sua invenzione ha raggiunto questa svolta trovando un modo per sincronizzare gli elettroni “come una squadra di guardie d’onore” per generare più potenza.

Per creare i laser, gli elettroni negli atomi di materiali ottici come vetro, cristallo o gas devono assorbire energia sotto forma di luce o elettricità.

Per spiegare cosa succeda dal punto di vista della fisica dobbiamo spiegare, in modo sommario, cosa sia una luce laser. Gli elettroni di un materiale ottico vengono eccitati ricevendo energia sotto forma di luce o di elettricità e la assorbono.  L’energia extra spinge gli elettroni a spostarsi su un’orbita a più alta energia. Questo spostamento non è stabile e presto gli elettroni devono tornare alla loro orbita normale, emettendo fotoni lungo il percorso. Nei raggi laser, i fotoni si muovono tutti nella stessa direzione e alla stessa lunghezza d’onda, e questo è il risultato che sono riusciti ad ottenere gli scienziati cinesi.

“Immaginate gli elettroni come atleti che remano in barca. La squadra che riesce a creare onde più grandi e a generare maggiore potenza vincerà la gara. La strategia migliore è che tutti gli atleti remino nella stessa direzione”, ha detto Tian. Quindi i cinesi sono riusciti ad allineare i fotoni e farli “Remare” tutti nella stessa direzione.

Ora, gli esperti di tutto il mondo sostengono che la nuova tecnologia potrebbe facilmente trovare applicazioni per migliorare i controlli di sicurezza, realizzando macchine per la scansione del corpo più efficienti o per lo sviluppo di dispositivi elettronici più avanzati come gli smartphone.

“Con un ulteriore perfezionamento e trovando il modo di produrre luce a più alta frequenza, i minuscoli laser a base di silicio realizzati con questa tecnologia troveranno spazio nei telefoni e in altri dispositivi per comunicazioni ad alta velocità e sensori di precisione”, ha dichiarato all’SCMP David Gozzard, dell’International Centre for Radio Astronomy Research in Australia, che non ha partecipato allo studio.

Lo sviluppo ha anche il potenziale per essere incorporato in altre ricerche in corso.

“La prospettiva di replicare (questi) risultati con la radiazione visibile è particolarmente eccitante, perché potrebbe portare a sorgenti altamente compatte di luce amplificata”, ha scritto il fisico Nicholas Rivera dell’Università di Harvard in un commento pubblicato da Nature.

“Questo potrebbe essere particolarmente utile in materiali, come il silicio, che sono molto diffusi e facilmente fabbricabili, ma che finora si sono dimostrati difficili da usare come supporti per i laser”, ha aggiunto.