Sviluppato un nuovo dispositivo che permette di controllare la luce in modo estremamente rapido usando impulsi laser ultracorti, della durata di pochi femtosecondi (cioè un milionesimo di miliardesimo di secondo). Il risultato è stato raggiunto da una collaborazione internazionale guidata dall’italiano Marcello Ferrera, della Heriot-Watt University in Scozia, con Maria Antonietta Vincenti, Domenico de Ceglia, e Michael Scalora, dell’Università di Brescia, Carlo Rizza, dell’Università degli Studi dell’Aquila e da ricercatori della Purdue negli States.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Photonics, mostra un modo completamente nuovo per modificare una proprietà fondamentale della luce chiamata polarizzazione.
”La luce ha una proprietà nascosta chiamata polarizzazione, cioè la direzione in cui le onde oscillano. Non la vediamo, ma è fondamentale per comunicazioni, imaging e sensori, e per distinguere molecole “chirali”, che troviamo in moltissimi farmaci e marcatori biologici, ha spiegato Ferrera. “Nel nostro lavoro mostriamo che possiamo modellare questa proprietà in modo arbitrario usando la luce stessa. Un fascio luminoso diventa uno scalpello che fa oscillare le onde come vogliamo, trasformando la luce in una chiave su misura per esplorare molecole e materiali”.
Il metodo si basa su un sottilissimo film di ossido conduttivo (AZO). Quando questo materiale viene colpito da un impulso laser molto intenso e rapidissimo, cambia temporaneamente comportamento. Scegliendo in modo opportuno le caratteristiche dell’impulso è possibile ottenere diversi comportamenti del materiale. Anche se fisicamente rimane uniforme, il film può presentare comportamenti diversi lungo direzione diverse o perfino mimare la presenza di un campo magnetico in un istante brevissimo. Questi effetti permettono di modellare la luce a seconda della sua polarizzazione. Gli effetti sulla polarizzazione della luce sono molto più intensi rispetto a quelli ottenibili con altre piattaforme ottiche. Inoltre, un vantaggio chiave di questa tecnologia è che non richiede strutture complesse: il sistema può essere riconfigurato a piacere e si presta all’integrazione su chip.
“Fino a poco tempo fa – ha commentato Rizza – si controllava la luce strutturando la materia nello spazio. Con questa piattaforma si aprono nuovi modi di manipolare la luce agendo sulle proprietà del materiale nel tempo”.
La libertà progettuale della piattaforma considerata apre la strada a componenti ottici programmabili, superfici ottiche dinamiche e dispositivi fotonici nanometrici che funzionano a frequenze finora irraggiungibili. Questa tecnologia potrebbe avere applicazioni in diversi ambiti, dalla sensoristica avanzata alle telecomunicazioni, fino al calcolo quantistico.
Articolo disponibile al link https://doi.org/10.1038/s41566-026-01886-3.
Carlo Rizza, professore Dipartimento di Scienze fisiche e chimiche
