Dimostrato il primo laser bianco al mondo
Le lampadine a incandescenza, i LED e le CFL potrebbero presto doversi spostare perché una nuova tecnologia di illuminazione è in città: il laser bianco. Usando la nanotecnologia per creare un materiale semiconduttore su misura, un team di scienziati dell’Arizona State University (ASU) ha sviluppato un laser che può produrre una luce bianca più brillante e più efficiente dei LED.
I laser sono una tecnologia ironica. Inventato nel 1960, il laser è stato salutato come una soluzione in cerca di un problema con solo due aree ovvie di applicazione – raggi mortali e illuminazione. Oggi, i laser fanno funzionare tutto, dai lettori DVD a Internet, mentre i raggi della morte sono appena entrati in linea e l’illuminazione, anch’essa nuova sulla scena, è in gran parte limitata ai fari. Questi ultimi, nel caso dei fari laser dell’Audi, non usano laser bianchi in quanto tali, ma combinano laser blu con lenti a LED.
A prima vista, i laser sembrano una grande idea per l’illuminazione. Sono intensamente luminosi, efficienti, e possono formare un fascio che può viaggiare per milioni di chilometri e diffondersi solo per pochi metri. C’è un problema però – i laser non possono generare luce bianca.
Nel 2011, il Sandia National Laboratory ha prodotto luce bianca combinando quattro grandi laser in un unico fascio, ma questa era solo una dimostrazione di prova e non un sistema pratico.
La svolta è arrivata dalla Ira A. Fulton Schools of Engineering, dove gli scienziati hanno messo a punto un laser a semiconduttore che può funzionare in tutto lo spettro dei colori visibili. Normalmente, i semiconduttori producono solo una singola lunghezza d’onda della luce, ma il team ASU ha sviluppato un foglio di semiconduttore in nanoscala basato su una lega quaternaria di ZnCdSSe, che è formato in tre segmenti. Questi generano laser rossi, verdi e blu che si combinano per creare una luce bianca pura.
Il team ha ottenuto questo regolando il modello di reticolo del materiale, quindi la “costante di reticolo” o la distanza tra gli atomi nel modello è impostato per produrre l’area desiderata. Secondo il membro del team Zhicheng Liu, la parte difficile era assicurarsi che i cristalli semiconduttori fossero di qualità abbastanza alta e i reticoli uniformi in una data area. Ottenere che il materiale brillasse di blu era la sfida più difficile, che è stata superata usando la nanotecnologia per creare prima il reticolo desiderato, poi spingendolo nella giusta composizione della lega. Il risultato è stato un singolo materiale con tre diversi reticoli e composizioni.
Il team ASU vede diverse applicazioni per il laser bianco una volta che diventa pratico. La più ovvia è nell’illuminazione. Il nuovo laser non solo può generare luce bianca, ma è anche completamente sintonizzabile su tutto lo spettro – permettendo di irradiare qualsiasi colore desiderato – ed è più luminoso e più efficiente dei LED. Un’altra applicazione è in televisori e monitor di computer. Secondo i ricercatori, il laser ha una gamma di colori maggiore del 70 per cento, più accurata e vivida. Inoltre, potrebbe essere utilizzato per una versione basata sulla luce del Wi-Fi (o Li-Fi). Un tale sistema sarebbe dieci volte più veloce del Wi-Fi e da dieci a 100 volte più veloce dei sistemi LED sperimentali.
Il laser bianco è attualmente in forma di prova di concetto e diversi ostacoli devono essere superati prima che la tecnologia sia pratica. Secondo il team, il più grande di questi è farlo funzionare con una batteria. Nella sua forma attuale, il materiale funziona con un laser separato, che pompa elettroni nel semiconduttore.
I risultati del team sono stati pubblicati su Nature Nanotechnology.