Giochi di luce con laser. Crediti: Jeff Keyzer
Le fonti di luce a emissione controllata hanno compiuto negli ultimi anni enormi passi avanti dal punto di vista tecnologico e scientifico, arrivando ad alti livelli di ottimizzazione delle caratteristiche di emissione. Un team guidato da Nils Rosemann, ricercatore presso l’Università di Marburgo, in Germania, ha sviluppato un composto in grado di trasformare la luce nella banda del vicino infrarosso in luce visibile.
L’impatto di una buona gestione della luce nella qualità della nostra vita è senza dubbio altissimo. Il LED, o diodo ad emissione luminosa, è uno degli esempi più importanti. A differenza delle lampadine ad incandescenza, i LED non dissipano energia sotto forma di calore, poiché emettono esclusivamente luce nello spettro visibile. La maggior parte dei LED a luce bianca si basano sul nitruro di gallio, la cui emissione nella banda ultravioletta viene convertita in luce visibile da fosfòri, ovvero sostanze che innescano il fenomeno ottico della fosforescenza.
La luce fredda prodotta dai LED presenta enormi vantaggi per quanto riguarda l’efficienza energetica. Altri esempi di produzione efficiente di luce bianca prevedono la combinazione di emettitori di luce rossa, verde e blu. Tutti i tipi di LED sono estremamente efficaci per applicazioni che richiedono grandi angoli di vista, ma diventano più difficili da sfruttare quando è necessario convogliare la luce in piccoli angoli di emissione.
Un’altra metodologia di emissione di luce monocromatica si basa su effetti non lineari che forniscono luce continua a banda larga, e ha numerose applicazioni scientifiche. Questo tipo di sorgenti ha tipicamente regioni di emissione molto piccole, quasi puntiformi, a causa dei laser che vengono utilizzati per stimolare l’emissione, ma presenta enormi limiti legati alle dimensioni del sistema, ai suoi costi, nonché al suo fabbisogno energetico. Per questi motivi, gli emettitori di questo tipo sono sempre rimasti confinati ad utilizzi di tipo medico o in laboratori scientifici.
Nello studio presentato sull’ultimo numero della rivista Science, un team di scienziati mostra come è riuscito ad ottenere un emettitore di luce bianca efficiente e altamente direzionale basandosi su un processo non lineare e con materiali a basso costo e facili da reperire. Il mezzo non lineare utilizzato è un composto amorfo appositamente progettato e la parte visibile dello spettro emesso assomiglia a quello di una lampada alogena standard.
Nell’animazione un fascio di luce rossa impatta su una struttura, provocando un bagliore e l’emissione di luce bianca. Crediti: Nils W. Rosemann
Nils Wilhelm Rosemann e colleghi hanno realizzato il loro composto utilizzando stagno e zolfo, con una struttura tipo diamante, e ricoprendolo poi con leganti organici. Quando un laser dirige luce infrarossa sul composto, la sua struttura altera la lunghezza d’onda della luce producendo luce visibile all’occhio umano.
La luce emessa è regolabile e direzionale, qualità molto desiderabili per strumenti come i microscopi, che richiedono un’alta risoluzione spaziale, o per applicazioni ad alto rendimento, come i sistemi di proiezione. Questo dispositivo potrebbe aprire nuove strade per le tecnologie avanzate di illuminazione diretta, soprattutto perché, a differenza del passato, i materiali utilizzati in questo caso sono economici e facilmente reperibili.
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “A highly efficient directional molecular white-light emitter driven by a continuous-wave laser diode” di Nils W. Rosemann, Jens P. Eußner, Andreas Beyer, Stephan W. Koch, Kerstin Volz, Stefanie Dehnen, Sangam Chatterjee