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ELETTRONICA/ Gli ingegneri di Leeds (UK) salgono sul podio del torneo di laser Terahertz

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Continua la gara per superare i record di potenza dei laser a cascata quantica, i cosiddetti “laser Terahertz”. È di questi giorni l’annuncio che un gruppo di ricercatori dell'Università di Leeds ha preso il comando della volata per la costruzione del più potente laser Terahertz del mondo: il team inglese ha superato una potenza di uscita di 1 watt da un terahertz laser a cascata quantica, raddoppiando i limiti fissati lo scorso anno dai fisici del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e successivamente da un gruppo della Technische Universität (TU) di Vienna. Il laser a cascata quantica è un tipo di laser a semiconduttore che emette onde elettromagnetiche nella zona dello spettro compresa tra il medio e il lontano infrarosso, quindi in una gamma di lunghezze d’onda che va da qualche micron a qualche centinaia di micron: tradotto in unità di frequenza, si va da qualche centinaia di Gigahertz fino a un centinaio di Terahertz (dove Giga sta per un miliardo e Tera per mille miliardi).

 

Un sistema di questo tipo è stato sperimentato per la prima volta nei celebri Bell Laboratories nel 1994, da un gruppo comprendente anche gli italiani Federico Capasso e Carlo Sirtori. Le onde con frequenze dei Terahertz sono ovviamente invisibili, ma sono molto interessanti e utili: possono penetrare molti materiali opachi alla luce visibile e sono ideali per rilevare una varietà di molecole. Radiazioni Terahertz possono essere prodotte utilizzando appunto dei laser a cascata quantica, molto piccoli, praticamente di pochi millimetri di larghezza. Si tratta di un particolare tipo di laser consistente in una serie di strati di materiali semiconduttori organizzati su scala nanometrica. Per gli elettroni in ogni strato sono ammessi solo certi precisi livelli energetici; se viene applicata la giusta corrente elettrica, gli elettroni saltano da strato a strato, emettendo in ogni fase energia sotto forma di luce: in tal modo possono essere prodotte radiazioni Terahertz con alta efficienza. Molte molecole assorbono luce di questa regione spettrale in modi caratteristici, tali da essere considerati come una sorta di “impronta ottica”.

 

È per questo che le radiazioni Terahertz possono essere utilizzate per i rivelatori chimici; ma giocano un ruolo importante anche per l'imaging medico, considerando che sono radiazioni non ionizzanti: la loro energia è notevolmente inferiore a quello delle radiazioni roentgen e quindi non sono pericolose. D'altra parte, la loro lunghezza d'onda è più corta di quella delle microonde, il che significa che possono essere utilizzate per creare immagini ad alta risoluzione. Queste loro applicazioni richiamano alla memoria, in qualche misura, il mitico “Tricorder” di Star Trek, lo strumento analitico portatile un multi-purpose col quale il dottor Scott faceva il check-up completo all'equipaggio della Enterprise.



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