Una ricerca targata NEST su Nature Photonics

LaserRealizzato per la prima volta dal Laboratorio della Scuola Normale Superiore e dell’Istituto Nazionale per la Fisica della Materia un micro laser a disco in grado di indirizzare verticalmente le radiazioni rispetto al disco stesso. Interprete principale della ricerca, pubblicata sull’ultimo numero della rivista scientifica internazionale Nature Photonics, un giovane perfezionando svizzero della Normale, Lukas Mahler.

Si ampliano le potenzialità dei laser grazie a una scoperta del Nest, il Laboratorio della Scuola Normale Superiore di Pisa e dell’Istituto Nazionale per la Fisica della Materia del CNR. Un gruppo di ricercatori ha realizzato per la prima volta un micro laser a disco in grado di indirizzare verticalmente le radiazioni rispetto al disco stesso, una scoperta che apre nuove possibilità all’implementazione delle tecnologie in sensori biomolecolari o nell’imaging per controlli di sicurezza o di processi industriali. Il risultato della ricerca è stato pubblicato questa domenica sulla prestigiosa rivista internazionale Nature Photonics .

I laser a semiconduttore sono tra le tecnologie che negli ultimi anni più hanno avuto impatto nella vita di tutti i giorni; basti pensare ai lettori di CD e DVD e alle telecomunicazioni in fibra ottica. La ricerca in questo campo prosegue serrata, ed una delle sfide più rilevanti è la miniaturizzazione sempre più spinta, sia per ridurre i consumi, sia per consentire l’impiego di un numero sempre maggiore di laser in parallelo. In questa direzione si inserisce l’invenzione sviluppata presso il NEST – National Enterprise for nanoScience and nanoTechnology –

I ricercatori del NEST, guidati dal fisico Alessandro Tredicucci, in collaborazione con l’ETH di Zurigo e l’Università di Cambridge, hanno realizzato un microlaser a disco in cui la radiazione è costretta a viaggiare lungo il perimetro circolare del dispositivo (in maniera analoga al noto fenomeno delle onde acustiche che si propagano lungo le superfici ricurve, ad esempio nelle absidi delle chiese). Questo tipo di laser a semiconduttore era già noto, ma i ricercatori sono riusciti a risolvere il problema fondamentale di come estrarne in maniera “utile” la luce emessa.

Tramite uno speciale reticolo metallico posto sulla superficie del laser e composto da un numero primo di aperture, la radiazione laser viene estratta e collimata verticalmente rispetto al disco, grazie ad uno speciale effetto di interferenza. Nel lavoro pubblicato da Nature Photonics, questa innovazione è stata applicata con successo su laser che emettono radiazione a frequenze da 1 a 10 THz (THz, un milione di milioni di oscillazioni al secondo), cioè una regione spettrale tra infrarosso e microonde ancora oggi abbastanza inutilizzata per la mancanza di componenti a stato solido compatti e di basso consumo. L’invenzione, che ha visto come interprete principale Lukas Mahler, un giovane perfezionando svizzero della Scuola Normale, consentirà la realizzazione di microchip con una molteplicità di laser in parallelo, aprendo le porte all’implementazione delle tecnologie THz in sensori biomolecolari (per esempio di DNA), o nell’imaging per controlli di sicurezza o di processi industriali.