The Invisibility

Esiste una dualità ricorrente e costante equilibrata contrapposizione in termini nella storia dell’uomo espressa dalle duplicità esistenti tra elementi fondanti ed archetipi come il Mito e la Leggenda, Scienza e Fantascienza, Futuro e Futuribile, Fantasia e Realtà. Questi fondanti costituenti  principi per uno strano destino universale collettivo ed inconscio sono poi nei millenni risultati naturali mediatori e necessari  propulsori della libera espressione della  creatività umana offrendo così la possibilità di trascendere alcuni dei limiti imposti dalla realtà conosciuta e verificabile. Uno di questi limiti da superare ad esempio è sempre stato la ricerca della “Invisibilità. Inutile affermare che il vero possesso di questa fantastica dote avrebbe di certo un seguito di applicazioni davvero inimmaginabili. Nella finzione scenica dell’Uomo Invisibile,film del 1933 prodotta dalla Universal Pictures,diretto da James Whale,tratto dall’omonimo romanzo fantascientifico di H.G.Wells tutto questo appariva possibile,realizzabile. Ma come Jules Verne aveva preconizzato mai dire mai. Oggi sembra quindi che un mantello che renda invisibile sia una possibile intuizione e una realizzazione possibile.

Presso l’Imperial College di Londra è stato studiato uno speciale materiale che avvolgendo una persona sembra possa nasconderne i movimenti. Il fisico venticinquenne Alberto Favaro che lavora presso il dipartimento di Fisica Imperial College enuncia che un uomo coperto da un mantello spazio-temporale sarà invisibile all’osservatore nel gesto motorio compiuto e che apparirà fermo per tutto il tempo dei movimenti compiuti. Otterremo l’invisibilità quindi manipolando la velocità della luce. Favaro ha collaborato al progetto del mantello spazio-temporale con Martin McCall,Paul Kinsler e Allan Boardman,della Salford University.Il principio enunciato è che normalmente noi vediamo un individuo o un oggetto perché la luce lo investe e viene poi riflessa;ma se manipoliamo la velocità della luce e illuminiamo l’uomo solo prima e dopo il compimento di un’azione avremo eliminato la frazione di tempo in cui ha agito. La velocità della luce che investe i materiali può essere quindi manipolata a differenza di quella nel vuoto. Lo studio inglese a cui ha partecipato Alberto Favaro è stato pubblicato sul Journal of Optics che si occupa di tutti gli aspetti della ricerca nell’ottica Esistono quindi materiali che rendono gli oggetti tridimensionalmente invisibili,detti meta-materiali che curvano le onde luminose donando l’invisibilità all’oggetto. Oggi la plasmonica,particolare branca della Fisica molto promettente per le sue applicazioni in elettronica,chimica,biologia ed informatica avanzata sembra davvero aprire davvero orizzonti impensabili.

Nella fisica della materia,il plasmone è un’eccitazione collettiva associata alle oscillazioni del plasma di elettroni contenuti in un sistema. I plasmoni si trovano già descritti dal punto di vista classico nel modello di Drude,applicazione della meccanica statistica al moto degli elettroni in un solido che offre una buona spiegazione di effetti come l’effetto Hall e la conducibilità termica. In meccanica quantistica,i plasmoni sono delle quasi-particelle derivanti dalla quantizzazione delle oscillazioni del plasma. I materiali plasmonici sono quelli in cui le eccitazioni plasmoniche hanno una significativa probabilità di essere suscitate e di vivere sufficientemente a lungo da consentire  applicazioni tecnologiche. I plasmoni di “superficie”sono poi particolari plasmoni situati in prossimità della superficie di un solido e caratterizzati da intensi campi localizzati che decadono esponenzialmente,allontanandosi dall’interfaccia metallo-ambiente e possiedono alcune importantissime proprietà,come la realizzazione di campi locali potenziati,elevata sensibilità ai cambiamenti nell’ambiente locale e capacità di concentrare energia in piccoli volumi,indipendentemente dalla lunghezza d’onda della luce eccitante. In particolare, i plasmoni di superficie cosiddetti “acustici”scoperti nel 2007 da Mario Rocca, Luca Vattuone e Letizia Savio dell’Università di Genova,con altri scienziati inglesi e spagnoli con  ricerca pubblicata su Nature hanno la proprietà di poter essere eccitati con qualsiasi lunghezza d’onda.

I plasmoni acustici consentono di realizzare materiali con eccezionali proprietà ottiche per esempio lenti perfette la cui risoluzione non è limitata dalla lunghezza d’onda della luce utilizzate e che potrebbero tra l’altro,essere utilizzati per rendere un materiale “invisibile”appunto essendo capaci di deviare attorno a sé la luce senza distorsioni. Un’altra possibile applicazione è nel campo delle altissime frequenze poiché i plasmoni acustici si propagano alla stessa velocità a tutte le frequenze come la luce nel vuoto ma ad una velocità mille volte inferiore. Questa proprietà consentirebbe di convertire un segnale da ottico ad elettronico con distorsione minima,consentendo così di costruire dispositivi opto-elettronici che funzionano a frequenze molto superiori a quelle dei dispositivi elettronici attuali. Inoltre la capacità dei circuiti plasmonici di operare sotto il limite di diffrazione consentirà di realizzare circuiti opto-elettronici estremamente miniaturizzati ed efficienti. Si tratta perciò anche di una tecnologia assai promettente per la realizzazione di computer fotonici. La plasmonica è strettamente legata alle nanotecnologie e se si escludono alcuni metalli nobili,la maggior parte dei materiali plasmonici sono meta-materiali artificiali caratterizzati da nano strutture costruite per consentire accoppiamento fotone-plasmone in opto-elettronica. Grazie alle sue particolari proprietà la plasmonica trova applicazione chimico-biologica per la realizzazione di rivelatori chimici a livello delle singole molecole. Recentemente è stata dimostrata la fattibilità della realizzazione di nano_sonde_ plasmoniche per la diagnostica oncologica .La plasmonica è quindi una disciplina da considerare con molta attenzione per le promesse scientifiche in essa contenute e per gli  effetti ad ampio raggio destinate ad una vasta gamma di applicazioni tecnologiche avanzate.

Francesco Alessandro Squillino