Il futuro della scienza si chiama “ottica”. Parola di Federico Capasso.

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Il laser in ottica

Non c’è settore della moderna tecnologia che non abbia usufruito, negli ultimi venti anni, delle spettacolari scoperte dell’ottica. Il futuro si chiama “laser”, parola di Federico Capasso, che insieme a un gruppo di ricercatori dei Bell Laboratories ha scoperto il laser a cascata quantica.

Di cosa si tratta, esattamente?

Fino al 1994, la lunghezza d’onda dei laser era soggetta alle limitazioni dei materiali utilizzati. Il laser a cascata quantica, invece, ha permesso di modulare la luce emessa modificando lo spessore del materiale rifrangente, fino a raggiungere la porzione di spettro elettromagnetico compresa tra il medio e l’infrarosso.

In un’intervista rilasciata il 18 novembre 2016 a Radio 3 Scienza, Capasso stesso ha spiegato la portata della sua scoperta.

“Nel laser a cascata quantica si tratta di far ‘crescere’ materiali a strati alternati, fino a farli diventare strati di un unico materiale. Posso così creare una cascata di energia dentro questo materiale: è come se l’elettrone scendesse una scalinata, dove a ogni gradino incontra un fotone laser. Mentre negli altri laser, il colore della luce emessa è determinato dal materiale, nel laser a cascata quantica il colore emesso può essere scelto, senza cambiare il materiale, bensì il suo spessore. In un solo nanometro, la lunghezza d’onda cambia di 10-20 grandezze, arrivando persino all’infrarosso”.

Perché il laser a cascata quantica è così innovativo?

“Perché abbiamo costruito qualcosa che in natura non esisteva: abbiamo preso le leggi della natura e le abbiamo usate per andare oltre la natura stessa. Il laser a cascata quantica ha funzionato perché, quando abbiamo scelto i primi materiali con cui provarlo, abbiamo optato per sostanze molto controllate, in cui ogni passaggio poteva essere controllato e organizzato. Controllando il flusso degli atomi nel tempo si può far crescere lo spessore dei materiali”.

Quali sono le applicazioni future di questa scoperta? Il laser a cascata quantica potrebbe essere utile anche nella ricerca sulle celle solari e l’energia solare?

“Sull’argomento io sono molto critico, perché il problema dell’innovazione scientifica è rappresentato anche dai costi. Sono contrario a fare ricerca in ambiti in cui il costo di realizzazione delle tecnologie ottenute è troppo alto per trovare un’applicazione nella vita reale. Al momento la ricerca sul solare non è economicamente sostenibile”.

Quali altre applicazioni può avere il laser a cascata quantica?

“Una delle applicazioni dei nostri laser è stata già sperimentata nella stratosfera, da un collega di Harvard, per mappare i gas serra, con una precisione di poche parti per miliardo. Un contributo sostanziale per la climatologia”.

Quindi la ricerca sul laser ha ancora molti contributi da dare?

“Chi lavora nell’ottica oggi ha un futuro assicurato, perché l’ottica è presente in qualsiasi ambito scientifico e c’è ancora molto da scoprire. Molte delle nostre scoperte sono nate per caso. I nostri lavori più recenti sulle lenti sottili sono nati da una domanda, casuale, sul perché le lenti devono essere curve. Per questo è importante avere ricercatori ‘creativi’, capaci di farsi le domande giuste”.

Leggi la prima parte dell’intervista