Un grup de cercetători italieni şi israelieni a reuşit să obţină cel mai subţire fascicul laser creat vreodată. Acest fascicul, cu o dimensiune cât a mia parte din diametrul unui fir de păr, ar putea genera o nouă revoluţie în tehnologie. Fasciculele laser sunt folosite în multe dintre tehnologiile pe care le avem la dispoziţie – de la microscoape la calculatoare, în microchirurgie sau în imprimarea documentelor.

 

 

Sunt utilizate chiar şi în imprimarea tridimensională – nouă metodă care ne permite să construim obiecte complexe cu ajutorul unei imprimante.

Toate aceste tehnologii, atunci când este vorba de detalii microscopice, au o limită dată de dimensiunea fasciculului – nu putem imprima caractere sau construi obiecte tridimensionale mai mici decât dimensiunea fasciculului utilizat.

 

Un grup de cercetători italieni, de la Universitatea La Sapienza din Roma, de la ISC-CNR, Roma şi de la Universitatea din Pavia, în colaborare cu cercetători de la Universitatea Ierusalim din Israel, au reuşit performanţa construirii unui fascicul laser cu o dimensiune cât a mia parte din cea a unui fir de păr care se propagă fără a se degrada pe distanţe mari într-un material transparent. Rezultatele acestui studiu au fost publicate în Nature Photonics.

Să vedem deci despre ce este vorba.

Până la obţinerea acestui rezultat se consideră că nu se pot obţine fascicule cu dimensiuni mai mici de circa 500 nanometri (un nanometru este o miliardime dintr-un metru) din cauza aşa-numitei limite difractive. Limita difractivă este legată de fenomenul de difracţie a luminii care spune că nu este posibil să se obţină o focalizare a unui fascicul cu dimensiuni mai mici decât lungimea sa de undă. Lungimea de undă caracterizează “culoarea” luminii şi este cuprinsă între 400 nanometri (pentru albastru) şi 700 nanometri (culoarea roşie).

Din acest motiv fasciculele laser utilizate în prezent au dimensiunile cele mai mici de circa a suta parte din diametrul firului de păr.

Grupul de cercetători italieni şi israelieni a reuşit însă să reducă dimensiunea fasciculului cu un factor 10 – obţinând un nou record.

Cum anume au reuşit această performanţă?

În mod normal fasciculele de lumină nu se comportă precum obiectele care au masă (fotonii sunt particule fără masa de repaus)  şi au tendinţa de a lărgi în urma propagării şi interacţiunii cu materia. În această situaţie însă în urma interacţiunii cu electronii din materialul pe care l-au folosit cercetătorii (un material transparent) fasciculul de lumină se comportă ca şi cum ar fi căpătat o masă “efectivă” şi se propagă precum o săgeată – fără să fie lărgit.

În acest mod s-a reuşit obţinerea unui fascicul cu dimensiunea record de 280 nanometri, care se propagă fără să sufere distorsiuni în materialul utilizat.

Pentru a se reuşi măsurarea acestei dimensiuni a fost necesară dezvoltarea unor noi instrumente de măsură – de natură mecanică – întrucât cele optice nu erau capabile să măsoare un fascicul cu dimensiuni atât de reduse.

La ce ar putea fi de folos această nouă tehnologie? Multe şi nebănuite aplicaţii ar putea fi dezvoltate având la dispoziţie fascicule laser cu dimensiuni atât de mici. Noi microscoape capabile să vadă detalii invizibile la ora actuală; un bisturiu laser cu dimensiuni subcelulare sau noi memorii pentru calculatoare cu costuri reduse – sunt doar câteva dintre posibilele aplicaţii ale noii descoperiri. O imprimantă tridimensională care este în stare să construiască obiecte cu detalii extreme de fine ar fi de mare folos în multe sectoare – mai ales ţinând cont că pentru viitor se prevede utilizarea acestor imprimante în tehnologia spaţială pentru construirea diverselor obiecte direct pe orbită – cum ar fi pe Staţia Spaţială Internaţională: deci să construim aceste obiecte direct la faţa locului, fără riscul de a le dăuna în zborul spre orbita spaţială.

Nouă descoperire este extrem de importantă şi pentru fizică fundamentală, întrucât ar putea contribui la punerea la punct ale unor noi experimente atât în cadrul mecanicii cuantice, cât şi a multor altor studii asupra materiei şi constituenţilor acesteia.

_____

Mai jos vă invităm să urmăriţi un videoclip în care Cătălina Curceanu prezintă o introducere în fizica modernă şi privind activităţile LNF-INFN.

 

 

 

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro