Consumare meno energia anche con le dispendiose lampade a incandescenza: forse si può. Ne sono convinti i fisici dell’Istituto di Ottica dell’università americana di Rochester. Una ricerca, guidata da Chunlei Guo, ha mostrato come è possibile modificare certi metalli ricorrendo a un laser ultra veloce e Guo l’ha sperimentato sul filamento di una normale lampadina. Quando il laser ha raggiunto il classico filamento di tungsteno, si è prodotta un’alterazione di una piccola porzione del filo e al momento dell’illuminazione questa parte si è rivelata molto più luminosa del resto, pur senza richiedere un aumento dell’energia assorbita dalla lampada. Sembra che un processo del genere possa trasformare una lampadina da 100 watt in una sorgente di luce più gradevole di quella di una lampada fluorescente ma che consuma meno elettricità di quanto non faccia una lampada da 60 watt, quindi con evidente risparmio.
Tutto il merito va ai laser pulsati al femtosecondo, che producono impulsi brevissimi e molto intensi capaci di fare del normale filamento un super-filamento. Sulla superficie del sottile filo di tungsteno che c’è in tutte le lampadine, il laser genera delle singolari serie di “nano” e microstrutture le quali rendono il materiale più efficiente nella emissione di radiazione luminosa. Il lampo laser dura solo un femtosecondo, misura che corrisponde a un milionesimo di miliardesimo di secondo; per avere un’idea intuitiva di cosa voglia dire un tempo del genere si può pensare che, se in un secondo la luce percorre una distanza pari a sette volte il giro del mondo, in un femtosecondo farebbe un giro attorno a un capello. In un intervallo temporale così piccolo, il laser dei fisici di Rochester riesce a concentrare una potenza pari a quella dell’intera rete americana in una capocchia di spillo. È per questo che riesce a incidere sulla superficie del metallo al punto da costringerlo a formare quelle nano strutture che aumentano enormemente la sua capacità radiante.
Già tre anni fa Guo aveva utilizzato un laser di questo tipo per ottenere l’annerimento di un metallo la cui superficie risultava particolarmente efficace nell’assorbire la luce; ora ha pensato al fenomeno simmetrico, pensando al filamento annerito come ideale per diffondere luce.
Oltre che all’aumento della luminosità della lampadina, il processo studiato dal gruppo di Guo può essere impiegato anche per adattare il colore della luce emessa. Anche in questo caso si è partiti dal fenomeno reciproco, nel quale il laser era già stato utile per dare una diversa colorazione alle superfici dei metalli. Così i fisici avevano imparato a controllare le dimensioni e la forma delle nano strutture superficiali per regolare le diverse frequenze (e quindi i colori) della luce che le parti di superficie del filamento di tungsteno potevano emettere. Non siamo ancora al punto da poter avere lampadine del colore che vogliamo, per esempio di puro blu; tuttavia è possibile controllare l’intero spettro della luce emessa in modo tale che il tungsteno, che normalmente emette luce gialla, possa diffondere luce bianca.
Ma le potenzialità delle nuova tecnica laser di trattamento del tungsteno non sono finite qui. Lavorando sulla geometria delle nano strutture superficiali, facendole ad esempio a strisce parallele, parte della luce emessa risulta polarizzata; un risultato che finora era ottenibile solo grazie all’applicazione di speciali filtri che però riducono l’efficienza della lampadina. E altri aspetti possono ancora essere esplorati per nuove applicazioni; sfruttando il fatto che il laser a femtosecondo, nonostante l’enorme intensità coinvolta, può essere alimentato semplicemente da una normale presa di corrente domestica.
La creatività di Guo però non si limita alla luce: nel prossimo numero della rivista Applied Physics Letters spiegherà come utilizzare la tecnica del suo laser ultra rapido per far muovere un liquido su una superficie metallica e farlo addirittura risalire verso l’alto, vincendo la forza di gravità.