I fisici in Austria e Israele affermano di aver sviluppato un "anti-laser", o "assorbitore perfetto coerente", che può consentire a qualsiasi materiale di assorbire tutta la luce da un'ampia gamma di angolazioni. Il dispositivo, basato su una serie di specchi e lenti, intrappola la luce in arrivo all'interno di una cavità e la costringe a circolare in modo che colpisca ripetutamente il mezzo assorbente, fino a completo assorbimento. Ciò ha il potenziale per migliorare varie tecniche di raccolta della luce, erogazione di energia, controllo della luce e imaging.
L'assorbimento della luce è importante in molti processi naturali, dalla visione alla fotosintesi, così come nelle applicazioni fisiche e ingegneristiche come i pannelli solari ei fotorilevatori. Le tecniche per migliorare l'assorbimento della luce al fine di aumentare l'efficienza e la sensibilità delle tecnologie basate sulla luce sono molto ricercate, ma questo può essere impegnativo.
Stefano Rotter, un fisico teorico presso Vienna University of Technology, spiega che è facile intrappolare e assorbire la luce con un oggetto solido e voluminoso, come ad esempio uno spesso maglione di lana nero. Ma la maggior parte delle applicazioni tecniche utilizza strati sottili di materiale. Mentre questi materiali sottili assorbono un po' di luce, gran parte di essa passa attraverso.
Uno dei motivi per cui i gufi e altri animali notturni hanno una visione notturna così buona è che hanno uno strato di tessuto riflettente, chiamato tapetum lucidum, dietro la loro retina. Qualsiasi luce che passa attraverso la sottile retina senza essere assorbita viene respinta e ha una seconda possibilità di essere catturata. Per migliorare ulteriormente tale sistema potresti aggiungere un'altra superficie riflettente davanti alla retina. La luce rimbalzerebbe quindi avanti e indietro tra i due specchi, passando più volte attraverso la superficie che assorbe la luce. Ma non è proprio così semplice.
Perché un tale dispositivo funzioni, lo specchio frontale non può essere perfettamente riflettente. Deve essere parzialmente trasparente in modo che la luce possa entrare nel sistema in primo luogo. Ma poi, quando la luce rimbalza tra i due specchi, parte di essa andrà persa attraverso lo specchio parzialmente trasparente. Quando i ricercatori hanno provato a replicare tali configurazioni, hanno scoperto che funzionano solo per schemi di luce specifici. Mentre alcune modalità di luce rimangono intrappolate, colpendo ripetutamente la superficie assorbente, altra luce, ad esempio entrando nel dispositivo con un diverso angolo di incidenza o con una diversa lunghezza d'onda, fuoriesce.
Ora Rotter e i suoi colleghi, anch'essi di L'Università Ebraica di Gerusalemme, hanno dimostrato che è possibile creare una trappola di luce molto più efficiente se due lenti vengono posizionate tra i due specchi.
Le lenti sono progettate per guidare la luce in modo che colpisca sempre lo stesso punto sugli specchi. L'effetto di interferenza che questo crea impedisce alla luce di fuoriuscire attraverso lo specchio frontale parzialmente trasparente. Invece, rimane intrappolato nel sistema.
"In pratica, il nostro progetto intrappola la luce in entrata all'interno di una cavità e la costringe a circolare in una cavità, colpendo ripetutamente il campione debolmente assorbente fino a quando non viene assorbito perfettamente e tutti i riflessi vengono eliminati in modo coerente e distruttivo", spiega Rotter a Mondo della fisica. Descrive che il sistema funziona come un laser al contrario. "Invece di avere un mezzo di guadagno laser che converte l'energia elettrica in radiazione luminosa coerente, il nostro 'laser a tempo inverso' assorbe la luce coerente e la converte in energia termica e forse nel prossimo futuro in energia elettrica".
Lo specchio frontale nella configurazione sperimentale dei ricercatori aveva una riflettanza del 70%, mentre lo specchio posteriore aveva una riflettanza quasi perfetta del 99.9%. Per il mezzo di assorbimento della luce hanno usato un sottile pezzo di vetro colorato con un assorbimento di circa il 15% - circa l'85% della luce lo attraversa. Hanno scoperto che il loro dispositivo ha permesso al vetro colorato di assorbire oltre il 94% di tutta la luce che entrava nel sistema.
Il rivestimento antiriflesso consente una perfetta trasmissione della luce
I ricercatori hanno anche utilizzato una serie di tecniche per creare campi luminosi in rapida evoluzione, complessi e casuali. Anche con queste variazioni dinamiche nella sorgente luminosa, il loro perfetto assorbitore coerente ha comunque consentito un assorbimento quasi perfetto, affermano.
Racconta Rotter Mondo della fisica che il loro dispositivo ha un potenziale in un'ampia gamma di applicazioni, in particolare per quanto riguarda la raccolta e la trasmissione di energia ottica. Ad esempio, afferma che potrebbe essere possibile utilizzarlo per caricare le batterie di un drone da una grande distanza utilizzando un raggio laser.
I ricercatori descrivono il loro lavoro in Scienze.
