Scienziati scolpiscono Einstein su un cristallo usando solo la luce, perché no?

I ricercatori dell'XPANCEO Emerging Technologies Research Center, in collaborazione con il Premio Nobel Prof. Konstantin Novoselov, hanno scoperto che il semiconduttore cristallino di van der Waals trisolfuro di arsenico (As2S3) mostra un effetto fotorefrattivo straordinariamente forte. Ciò significa che la luce ultravioletta a bassa intensità può alterare permanentemente il suo indice di rifrazione - fino a Δn ≈ 0,3, un cambiamento che supera quelli dei materiali classici come BaTiO3 o LiNbO3 - senza bisogno di costose camere bianche o laser femtosecondi sofisticati.

Questa proprietà consente di 'scrivere' direttamente le funzioni ottiche nel materiale, un trucco utile per creare le minuscole strutture nei sistemi di telecomunicazioni, componenti ottici compatti per sensori e caratteristiche simili a ologrammi per la sicurezza. L'effetto è così potente su scala nanometrica che può creare 'impronte digitali ottiche' uniche e difficili da replicare, ideali per l'antifalsificazione.

Per dimostrare questa precisione, il team ha utilizzato un laser standard per incidere un ritratto microscopico di Albert Einstein su un sottile pezzo di As2S3, con punti distanziati di soli 700 nanometri. Hanno persino spinto la risoluzione a ~50.000 punti per pollice (circa 500 nanometri tra i punti), producendo modelli con un forte contrasto ottico grazie ai cambiamenti indotti dalla luce.

Oltre al semplice pattern, l'esposizione alla luce fa espandere fisicamente l'As2S3 fino al 5%, consentendo la formazione diretta di strutture ottiche come microlenti e reticoli di diffrazione sulla sua superficie. Questo è cruciale per sviluppare componenti come guide d'onda ad ampio campo visivo per occhiali di realtà aumentata e lenti a contatto intelligenti.

Valentyn Volkov, Fondatore e CTO di XPANCEO, ha osservato che scoprire cristalli naturali così sensibili fornisce i 'mattoni essenziali' per una nuova generazione di tecnologia guidata dalla luce, spingendo la fotonica oltre le sue radici elettriche. La reattività del materiale lo rende anche promettente per circuiti fotonici e sensori su scala nanometrica, segnando un passo significativo nella manipolazione della luce per la tecnologia di prossima generazione.