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FOTONICA/ Per le fibre ottiche del futuro meglio il disordine dell’ordine

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Fibre ottiche  Fibre ottiche

Dai fenomeni disordinati possono derivare applicazioni pratiche più efficaci e utili di quelle ottenute seguendo unicamente criteri di ordine e regolarità. Sono le possibilità aperte dalla scienza della complessità, che sta spalancando ai ricercatori di tutte le discipline nuovi mondi e nuovi orizzonti prima impensabili. Una testimonianza recente viene dall’Istituto dei Sistemi complessi (ISC-CNR) e dall’Istituto per i Processi fisico chimici (IPCF-CNR) del CNR che, in collaborazione con l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), il Dipartimento di Fisica della Sapienza e l’Università del Wisconsin, hanno studiato un nuovo tipo di fibra ottica che promette prestazioni superlative grazie a una concezione innovativa basata sul disordine strutturale.

L’hanno descritta sulla prestigiosa rivista scientifica internazionale Nature Communications i fisici Marco Leonetti, Salman Karbasi, Arash Mafi e Claudio Conti; quest’ultimo, Direttore dell'Istituto di Sistemi Complessi del CNR, ne ha parlato a ilsussidiario.net.

 

 

Perché siete così interessati al disordine?

Perché la natura è più disordinata che ordinata e noi siamo ampiamente circondati da sistemi complessi, composti da tanti elementi e prevalentemente disordinati. In particolare ci sono tanti effetti fisici che sono dovuti al disordine. Uno di questi è uno dei fenomeni fisici che ha dato origine alla fisica della complessità è quello studiato da Anderson oltre 50 anni fa e ci dice che se un sistema è disordinato può localizzare le onde. Si pensi ad esempio a una particella in un flipper che ribalza da tutte le parti ma resta localizzata in una certa zona; viceversa una particella che corre in un mezzo omogeneo piano senza ostacoli e può realizzare qualunque tipo di onda. Noi abbiamo applicato il principio di Anderson alla fotonica per realizzare nuove fibre ottiche.

 

In quale filone di ricerche si inseriscono quindi le vostre?

C’è una disciplina in particolare che è la fotonica dei sistemi complessi, che tende a utilizzare la fotonica per nuove applicazioni in diagnostica medicina o per nuove tecniche di spettroscopia nelle quali si riesce a far propagare la luce entro sistemi disordinati come ad esempio la pelle umana o un muro Oggi c’è molta ricerca in questo ambito e noi partecipiamo a questi studi.

 

Come si presenta la nuova fibra ottica che avete studiato?

Se pensiamo alle fibre ottiche standard possiamo, semplificando, immaginarci la struttura di un bucatino nella quale passa un raggio di luce. Se voglio far passare tanti raggi di luce, una tecnica possibile è di prendere una manciata di spaghetti e impacchettarli uno accanto all’altro. Ora, se li si impacchetta in modo disordinato – come degli spaghetti rovesciati su un piano, o come dei fiammiferi sparpagliati in una scatola – grazie all’effetto Anderson si riescono a creare tante localizzazioni, cioè tanti canali trasmissivi. 

 

Ma come è possibile ottenere un effetto pratico da un fenomeno disordinato? Bisogna ripassare dal disordine all’ordine?



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