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2015: l'anno internazionale della Luce, al CNR il dibattito sulle innovazioni

Il Consiglio Nazionale delle Ricerche, attraverso il Dipartimento di Scienze Fisiche e Tecnolgie della Materia (DSFTM) e con la collaborazione dell'Accademia dei Lincei, ha organizzato lo scorso 8 Ottobre, presso la sua sede in Roma, un evento di grande interesse scientifico e tecnologico, che ha avuto per titolo: "Le frontiere della luce. Viaggio alla scoperta della luce estrema".


L'evento è stato concepito in ragione del fatto che il 2015 è stato dichiarato dall'UNESCO Anno Internazionale della Luce e delle Tecnologie Basate sulla Luce (IYL2015 - www.light2015.org).

Corrado Spinella, direttore DSFTM, ha introdotto la giornata descrivendo le peculiarità del Dipartimento e ricordando la sua "mission": collegare la ricerca di base sui meccanismi di funzionamento della Natura (in particolare attraverso lo studio dei materiali, come - ad esempio- il rivoluzionario Grafene) alla definizione di processi tecnologici che sfruttino utilmente i risultati ottenuti dalla ricerca, giungendo contestualmente alla realizzazione di concrete applicazioni (cioè veri e propri prototipi di dispositivi).

A seguire si è entrati più nel merito degli obiettivi dell'evento odierno, con l'intervento di Roberta Ramponi, Direttore dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (IFN), che ha anzitutto chiarito il motivo per cui il 2015 è stato dedicato agli studi della Fotonica. Si tratta di una sorta di "Festa della Luce" a cui sta partecipando con entusiasmo tutta la comunità scientifica mondiale. Ma in questo contesto il termine "luce" non si riferisce solo a quella piccola parte di Spettro Elettromagnetico (decimi di micron di lunghezza d'onda) a cui l'occhio umano è sensibile, ma si estende a tutto lo spettro utilmente esplorabile: dalle grandi lunghezze d'onda, alle radiazioni ad altissima energia con lunghezze d'onda estremamente corte. E -come è ben noto a chi si occupa della materia- la Luce mostra di avere una straordinaria natura duale: a seconda dei casi, si può descrivere nell'interazione con l'ambiente come un'onda, oppure come una particella (fotone). Le proprietà che ne derivano fanno sì che la Luce abbia un ruolo di grande importanza in moltissimi campi della vita sociale: certamente nella ricerca di base, ma anche
in innumerevoli applicazioni tecnologiche, con forti impatti anche nella cultura. Basti pensare che nell'ambito dei Beni Culturali la Luce sta assumendo un ruolo sempre più decisivo, soprattutto per la sue capacità di studiare le opere d'arte con una capacità di introspezione non invasiva impossibile all'occhio umano.
La luce è stata così identificata dall'UNESCO come simbolo unificante e di sviluppo sostenibile, elemento indispensabile per l'origine della vita e il suo progresso.
La Fotonica oggi è sempre più vista come motore dello sviluppo tecnologico futuro, alla base della famosa "Agenda Digitale", perchè ha un impatto sempre più forte in tutti i settori chiave dello sviluppo: comunicazioni veloci, smart cities and buildings, sicurezza sociale, efficienza energetica, salute, sicurezza del cibo, conservazione del patrimonio artistico. Anche i numeri del mercato lo confermano: nel 2011 il mercato mondiale della Fotonica era di 350 miliardi di euro: il mercato è continuamente cresciuto anche durante le fasi di crisi economica internazionale e si stima di 615 miliardi di euro per il 2020.

Ai primi due interventi di carattere generale sono seguiti nel corso della giornata una decina di contributi di giovani e brillanti studiosi provenienti da vari istituti, che hanno illustrato una vasto ventaglio di applicazioni fotoniche di ultima generazione, applicazioni che operano nell'infinitamente piccolo, ma anche alle frontiere della ricerca spaziale. Gli interventi sono stati raggruppati in 3 classi tematice: la Luce per indagare il mondo a noi invisibile, la Luce per misure ad altissima precisione (sia geometriche, che temporali), la Luce nelle Comunicazioni, nell'Energia e nelle Ricerca Spaziale.

Tra i vari interventi, tutti di estremo interesse, citiamo quello di Rebeca Martinez Vazquez (IFN-CNR), che ha illustrato la versatilità del laser a femtosecondi nel fabbricare e manipolare la materia, fino alla realizzazione di un laboratorio di analisi chimico-biologico (LOC * Lab-On-Chip) all'interno di un microscopico chip (dimensioni di qualche millimetro). Il LOC è capace di manipolare cellule, contarle, studiarne le proprietà, e così via. Tra le applicazioni in cui l'impiego dei LOC è stato utilmente testato va ricordato lo studio del comportamento di alcune tipologie di cellule tumorali, in particolare della rilevante capacità di spostamento delle cellule metastatiche: informazioni di grande interesse ed utilità per le ricerche terapeutiche su queste patologie.

Intervento di grande fascino quello di Miriam Serena Vitiello sulla Radiazione Terahertz (Nano-CNR): la cosidetta "soft-light", la radiazione che serve per andare a scrutare ciò che normalmente non siamo in grado di vedere ad occhio nudo. Siamo a frequenze dello Spettro Elettromagnetico tra i 100 ed i 1000 GHz, dunque in un "gap" collocato tra le Microonde e lo spettro del visibile. Questa radiazione ha la caratteristica di essere energeticamente più bassa di quella del visibile, dunque non determina transizioni elettronica nella materia, ma solo una sorta di "vibrazione" in alcune molecole senza dunque determinarne alterazioni. Essendo le lunghezze d'onda in gioco sotto il millimetro, tutti gli oggetti di dimensione ordinaria vengono attraversati da questa radiazione. Materiali come plastica, stoffa, ceramica ed
i tessuti biologici sono trasparenti a questa radiazione e da essa sono attriversati. Sicchè negli ultimi anni nella comunità scientifica si è sviluppata l'idea di utilizzare per radiografare gli oggetti non più con i ben noti Raggi x, bensì questa "nuova" radiazione, in grado peraltro di creare buoni contrasti con sostanze solide, liquide e gassose di impiego ordinario. Ad esempio, è fortemente assorbita dall'acqua: dunque è un ottimo rilevatore di un'anomala presenza di acqua. Viceversa, è completamente riflessa dai metalli, per cui è in grado di rilevare facilmente un oggetto metallico nascosto sotto un indumento. L'aspetto però più rilevante di questa radiazione resta la sua totale non invasività, a differenza di altre radiazioni che conosciamo ed utilizziamo, ma che sappiamo essere nocive per la salute. Le applicazione ipotizzabili per la radiazione Terahertz sono moltissime: sensoristica ambientale, sicurezza (body scanner), controlli biomedicali dignostici, rilevazione di agenti chimici, controllo dei processi di qualità ed individuazione di difetti costruttivi, alterazioni agro-alimentari, comunicazioni,beni
culturali (ad esempio, rilevazione della stratificazione di un dipinto), e così via. Esite un problema però da risolvere: le sorgenti di radiazione Terahertz sono poco
diffuse perchè complesse da realizzare con tecnologie tradizionali. In questo senso ci vengono in soccorso le nanotecnologie e le leggi della Fisica Quantistica: sorgenti e rivelatori Terahertz possono essere industrialmente realizzati utilizzando tecnologie di questo tipo.
Da notare che tra i rilevatori si sta affermando con grade sorpresa il Grafene, soprannominato "materiale delle meraviglie" per le sue molteplici qualità.

I successivi interventi che sono seguiti hanno approfondito numerosissimi campi di applicazione della Fotonica, lasciando chiaramentecapire che questa branca della Fisica e le sue applicazioni tecnologiche caratterizzeranno in maniera sempre più pervasiva la società umana del prossimo futuro.

(Fonte: redazionale)

 


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