Il LENS all'avanguardia sui nuovi materiali

Lo studio di nuovi materiali è uno dei settori più attivi della ricerca moderna; sistemi con proprietà inusuali, estreme o facilmente controllabili sono fondamentali per lo sviluppo tecnologico. In questo campo il Laboratorio Europeo per le Spettroscopie Non lineari (LENS) sta percorrendo nuove strade con la creazione e la sperimentazione di materiali con strutture non periodiche: il risultato più recente è la dimostrazione che la produzione dei "vetri di Lévy", un materiale ottico che si comporta come super-diffusore, è possibile con metodi facilmente riproducibili e assai economici. Il lavoro di Jacopo Bertolotti, Pierre Barthelemy, Kevin Vynck, Lorenzo Pattelli e Diederik S. Wiersma, in collaborazione con Stefano Lepri del CNR, si è guadagnato la copertina della rivista "Advanced Functional Materials", uscita il 16 marzo ("Engineering Disorder in Superdiffusive Lévy Glasses", DOI: 10.1002/adfm.200902008).

"Nella ricerca di nuovi materiali - spiega Jacopo Bertolotti, assegnista di ricerca del LENS - il paradigma più seguito è quello delle strutture periodiche, il cui controllo permette di ottenere sistemi ben ripetibili e controllabili, mentre il disordine è relegato al rango di fastidio da evitare perché deteriora le performance dei dispositivi. Il nostro tentativo - prosegue Bertolotti - è quello di mostrare che il disordine non è tutto uguale e che anche in questo campo è possibile fare "engineering" per regolare e controllare le proprietà di trasporto proprio come si fa coi sistemi ordinati."

Nel 2008 i ricercatori avevano presentato su "Nature" la creazione del nuovo materiale ottico, che avevano denominato "vetri di Lévy", in riferimento ai "voli di Lévy", fenomeno che si ritiene di fondamentale importanza in natura e che prima di allora non era mai stato osservato all'interno di un materiale. "In quel lavoro avevamo osservato che all'interno dei vetri di Lévy la luce si propaga con un regime superdiffusivo, ovvero un trasporto che è sempre descrivibile tramite cammini casuali ma che è intrinsecamente più rapido di qualunque processo diffusivo. Adesso - aggiunge Bertolotti - abbiamo dimostrato che con semplici accorgimenti è possibile decidere "quanto" la luce debba essere superdiffusiva ovvero quanto si discosti dai normali processi diffusivi. Questo dimostra che il disordine non è solo un problema ma che lo si può sfruttare per costringere la luce a muoversi come vogliamo."

Le proprietà di super-diffusione dei "vetri di Lévy" possono essere utili per lo sviluppo di rivestimenti ottici innovativi o per il miglioramento dell'efficienza dei pannelli solari e dei pannelli fotovoltaici. Inoltre, questi materiali possono essere usati per migliorare la comprensione dei processi di trasporto fisici della luce, del suono o degli elettroni e delle loro relazioni coi processi di trasporto in altri ambiti di ricerca. (sd)