Uno sguardo verso l'invisibilità
Lo sviluppo di dispositivi di occultamento richiede il previo sviluppo di metamateriali, compositi sintetici che dimostrano proprietà normalmente non presenti in natura. Tra questi, i materiali con un indice di rifrazione negativo (NIM, Negative Index Material) che piega la luce nella direzione opposta a quella prevista nel passaggio da un materiale a un altro. La prima dimostrazione di tali metamateriali nell'intervallo visibile risale al 2007, ma la corsa per la produzione su larga scala di materiali a grande superficie, in particolare quelli 3D, è ancora aperta. L'ambizioso progetto NIM_NIL ("Large area fabrication of 3D negative index metamaterials by nanoimprint lithography"), finanziato dall'UE, è andato oltre lo stato dell'arte per mantenere la posizione europea nell'ambito dei dispositivi ottici. Gli scienziati hanno sfruttato l'argento e il grafene per ottenere NIM nell'intervallo visibile. Hanno scelto la litografia a nanostampa (NIL, Nanoimprint Lithography) per consentire l'upscaling dei processi di produzione per la produzione di massa. La NIL è un metodo per modellatura ad alta produttività di materiali nanostrutturati attraverso la deformazione meccanica che abbina grande precisione e costi contenuti. Sulla base dei dati ricavati dalle simulazioni, i ricercatori hanno progettato vari NIM e dispositivi micro-ottici. Hanno prodotto i timbri NIL con dimensioni fino a 50 nanometri (nm) nonché strutture micro-ottiche 3D per realizzare prismi NIM. Per ottenere NIM nell'intervallo visibile, i ricercatori hanno selezionato argento lavorato in modo tale da migliorarne la stabilità e la risposta ottica. L'applicazione di grafene sulle strutture in argento ne aumenta ulteriormente la stabilità. I NIM a singolo strato ottimizzati sono stati sovrapposti, ancora una volta utilizzando un processo basato su NIL, per ottenere NIM 3D. Gli scienziati che hanno partecipato al progetto NIM_NIL sono riusciti infine a realizzare un prisma NIM micro-ottico 3D formato da strati di materiali NIM prodotti con NIL scalabili che dimostra rifrazione negativa nel regime di luce visibile. I risultati NIM_NIL hanno aperto la strada alla produzione su larga scala di NIM 3D a grande superficie. Grazie a questo sviluppo, dispositivi di occultamento, lenti perfette e ingrandimento di dispositivi al di sotto del limite di diffrazione diventano una possibile realtà.