Rivoluzione nell'infrarosso: RWTH Aachen presenta una tecnologia innovativa!

Rivoluzione nell'infrarosso: RWTH Aachen presenta una tecnologia innovativa!

Il 13 maggio 2025, un gruppo di ricerca della RWTH Aachen guidato dal professor Thomas Taubner ha annunciato un metodo innovativo per la produzione di componenti ottici a infrarossi. Questo sviluppo, realizzato in collaborazione con gli Istituti Fraunhofer per la tecnologia di produzione (IPT) e la tecnologia laser (ILT), getta nuova luce sulla disponibilità e la funzionalità dell'ottica a infrarossi.

La luce infrarossa rimane invisibile all’occhio umano, ma svolge un ruolo cruciale in numerosi settori come la lavorazione dei materiali, la tecnologia LIDAR e le termocamere. Tradizionalmente le ottiche necessarie a questo scopo sono costose e difficili da ottenere perché devono essere prodotte in piccole serie. Con questa nuova tecnologia, la situazione potrebbe cambiare rapidamente.

Materiali e tecniche innovative

Il metodo innovativo si basa sull'uso di meta-superfici in combinazione con il materiale a cambiamento di fase tellururo di antimoniuro di indio (In3SbTe2). Questo materiale ha la capacità di passare dalla fase dielettrica amorfa a quella cristallina metallica attraverso la radiazione laser mirata. Queste proprietà consentono di programmare otticamente nanoantenne metalliche di dimensioni micron per creare componenti ottici su misura per applicazioni specifiche.

Lo sviluppo si basa sulla tesi di Andreas Heßler, scritta anch'essa sotto la supervisione del professor Taubner e Matthias Wuttig alla RWTH Aachen. Heßler ha sviluppato concetti per la programmazione ottica locale delle metasuperfici dei materiali a cambiamento di fase nell'infrarosso. Queste meta-superfici sono costituite da antenne disposte periodicamente, note anche come meta-atomi, e sono promettenti per la fabbricazione di ottiche compatte e multifunzionali.

Funzionalità e applicazioni

Un'innovazione centrale di questa tecnologia è la programmabilità. Ciò consente un'ampia varietà di manipolazioni dell'ampiezza e della fase della luce di ogni singolo metaatomo. La ricerca ha già dimostrato sperimentalmente che le risonanze delle antenne possono essere spostate, aprendo nuove possibilità per le telecomunicazioni, l'imaging termico e la diagnostica medica.

Le potenziali applicazioni di questa tecnologia includono elementi ottici attivi, ultracompatti e altamente efficienti, tra cui lenti regolabili, ologrammi dinamici e modulatori di luce spaziale. I risultati di questa ricerca non rappresentano solo una pietra miliare nel campo dell'ottica, ma potrebbero anche gettare le basi per nuovi mercati nel campo dei componenti ottici a infrarossi.

La ricerca e lo sviluppo di metamateriali, in particolare quelli composti da materiali a cambiamento di fase, sono in linea con le tendenze attuali. Funzionalità personalizzabili e commutabili a livello metaatomo aprono nuovi gradi di libertà nella progettazione di dispositivi fotonici attivi. Questi progressi non sono solo di natura teorica, ma sono supportati da metodi numerici per studiare metamateriali ibridi a cambiamento di fase per sviluppare nuovi mezzi per la gamma spettrale ottica e infrarossa.

La collaborazione tra RWTH Aachen e gli Istituti Fraunhofer illustra il ruolo del Photonics Cluster come luogo di innovazione. Questi approcci potrebbero non solo rafforzare la situazione economica delle istituzioni coinvolte, ma anche promuovere lo sviluppo tecnologico in Germania.