CRONACA – Senso comune vuole che, coprendo un’apertura, la luce non possa passarvi attraverso. Ricercatori della Princeton University, Stati Uniti, hanno invece scoperto che è vero il contrario: ‘tappando’ un forellino in una pellicola metallica non solo non si ferma la luce, ma addirittura se ne favorisce la trasmissione. Basta che anche il tappo sia di metallo. Lo studio, un esempio del capovolgimento della fisica che può avvenire a scale minuscole, è stato pubblicato sulla rivista Optics Express.
L’ingegnere elettrico Stephen Chou e colleghi hanno bucato in più punti un sottile foglio metallico, per poi bloccare le aperture con un tappo di metallo. Puntando una luce verso i fori, hanno visto che, quando questi erano coperti, passava fino al 70 per cento di luce in più rispetto a quando erano lasciati scoperti.
“In ottica, è noto che se si ha una pellicola metallica con dei piccoli fori, e se li si chiude con un metallo, la trasmissione della luce ne è completamente impedita”, afferma Chou. “Siamo quindi rimasti molto sorpresi”.
Per Chou, questo risultato potrebbe avere importanti conseguenze pratiche. Per esempio, potrebbe portare scienziati e ingegneri a ripensare le tecniche usate per bloccare la trasmissione luminosa. In strumenti ottici molto sensibili, come microscopi, telescopi, spettrometri e altri rivelatori ottici, per esempio, è comune avvolgere pellicole metalliche attorno alle lenti di vetro, per impedire il passaggio della luce. Le particelle di polvere, che si depositano inevitabilmente su queste pellicole, vi creano dei forellini, ma si è sempre pensato che questi fossero innocui poiché le particelle di polvere sono coperte e circondate dal metallo, e si ritiene che ciò blocchi completamente la luce.
“Questo presupposto è sbagliato – il tappo potrebbe non impedire la trasmissione della luce, ma al contrario aumentarla di parecchio”, avverte Chou. L’ingegnere spiega che nel suo campo di ricerca, le nanotecnologie, i raggi luminosi sono spesso usati in una tecnica detta fotolitografia, che permette di incidere dei motivi estremamente piccoli nel silicio o in altri materiali. Su una lastrina di vetro, dei sottili motivi composti di una pellicola metallica funzionano come una maschera, permettendo il passaggio della luce in alcuni punti sulla lastrina, e impedendolo in altri. Visti i risultati del nuovo studio, gli ingegneri dovranno capire se effettivamente la maschera ostruisce la luce come previsto o no, continua Chou.
La tecnica di ‘bloccaggio’ appena scoperta potrebbe essere usata in situazioni in cui si desideri una maggiore trasmissione di luce. Nella microscopia ottica a campo vicino, per esempio, gli scienziati riescono a vedere dettagli estremamente fini facendo passare la luce attraverso un’apertura del diametro di qualche miliardesimo di metro. Con la nuova tecnica, la quantità di luce che attraversa il foro – e quindi la quantità di informazione sull’oggetto che si sta osservando – può essere aumentata coprendolo.
Chou e colleghi hanno scoperto il fenomeno durante il loro studio sullo sviluppo di rivelatori ultrasensibili, che rilevano piccole quantità di sostanze chimiche, con usi che vanno dalla diagnostica medica alla rivelazione di esplosivi. Questi rivelatori usano sottili pellicole metalliche con una serie di aperture e tappi metallici per aumentare i deboli segnali prodotti dall’interazione tra la luce laser e le molecole, e ciò permette una sensibilità molto maggiore nell’identificazione delle sostanze.
“Non ci aspettavamo che passasse più luce”, chiarisce Chou, “ma che il metallo ne impedisse completamente il passaggio”. Chou afferma che i tappi di metallo agiscono come un sorta di ‘antenne’, che raccolgono e irradiano le onde elettromagnetiche. In questo caso, i tappi raccolgono la luce da una parte del foro e la irradiano dal lato opposto. Le onde viaggiano lungo la superficie del metallo, e ‘saltano’ dal buco al tappo, o viceversa a seconda della direzione in cui stia viaggiando la luce. Il gruppo di Chou continua a studiare questo effetto, e le sue modalità di applicazione per migliorare il rendimento dei rivelatori ultrasensibili.
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