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Da lenti ultra sottili a dipinti più piccoli della punta di un ago

12/05/2021

Riproduzione in nanoscala della
Riproduzione in nanoscala della "Dama con l'Ermellino" di Leonardo

Un team di ricercatori dell’Istituto di nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nanotec) della sede di Rende (Cs), in collaborazione con i colleghi del Dipartimento di fisica dell’Università della Calabria, ha condotto uno studio allo scopo di migliorare le prestazioni di una avanzata tecnica ottica di “additive manufacturing” utilizzata dalle stampanti 3D, capace di riprodurre dettagli di centinaia di nanometri. Il risultato ha consentito di riprodurre il celebre ritratto de “La Dama con l’Ermellino di Leonardo da Vinci su di un’area più piccola e sottile della punta di un ago con una risoluzione spaziale altamente elevata e impensabile prima d’ora.

Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials apportando un notevole contributo nella realizzazione di sistemi di ultima generazione di microscopia ottica.

“Il sorprendente risultato” afferma Giuseppe Emanuele Lio, dottorando al Cnr Nanotec di Rende (Cs), “è scaturito dalla felice intuizione di integrare, nella strumentazione, meta-materiali ottici opportunamente progettati che hanno permesso di spingere la tecnica oltre i limiti prestabiliti e diversamente raggiungibili solo con la sofisticata litografia a fascio elettronico, che però richiede procedure molto più onerose in termini di tempo di fabbricazione.”

Rispetto alla performance standard, la tecnica messa a punto dai ricercatori di Rende permette un considerevole aumento della risoluzione di stampa di circa 10 volte in verticale e di 2 volte nel piano (90% in altezza e del 50% in larghezza).

“La risoluzione migliorata e testata con la riproduzione dettagliata e in nanoscala della celebre Dama con l’Ermellino” spiega Lio, “ha consentito la realizzazione di lenti ultra sottili, cosiddette ‘metalenti’, che si comportano alla pari delle lenti di vetro standard, ma sono spesse solo pochi nanometri e sono completamente piatte. Queste lenti sono ottenute dalla stampa 3D di sottilissime creste di polimero, la cui disposizione geometrica è il frutto di un algoritmo di intelligenza artificiale (machine learning) che modifica in maniera ricorsiva la struttura della lente fino a soddisfare parametri specifici quali distanza focale o profondità di campo.”

Nel caso delle lenti realizzate con l’innovativa tecnica di fabbricazione, si è ricercata una distanza focale unica per tutti i colori dello spettro visibile in modo da rendere le lenti prive di aberrazioni cromatiche e quindi acromatiche.

I risultati di questo lavoro di ricerca fanno ritenere molto prossima la realizzazione di dispositivi avanzati di uso comune quali fotocamere di nuova concezione con ingombro trascurabile o sistemi rivoluzionari di microscopia ottica.

Per informazioni:
Gabriella Zammillo
Cnr - Istituto di nanotecnologia
c/o Campus Ecotekne - via Monteroni, 73100 Lecce
gabriella.zammillo@nanotec.cnr.it
0832 319802

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