Unical e Cnr creano il dipinto 3D più piccolo al mondo: sta sulla punta di uno spillo

Cosa ci fa la “Dama con l’ermellino” di Leonardo da Vinci su un’area più piccola della punta di uno spillo? È il risultato di uno dei miracoli della luce, di una combinazione di materiali artificiali - detti metamateriali -, di una passione incredibile per i misteri di un mondo che ha ancora vallate vergini da scoprire. Un team di ricercatori del Dipartimento di Fisica dell’Università della Calabria e della sede di Rende dell’Istituto di Nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) è riuscito in un’impresa che potrebbe portare ad applicazioni sbalorditive nel campo della nanotecnologia.

Dream team

Lo studio, coordinato dal prof. Roberto Caputo, e al quale hanno partecipato Giuseppe Emanuele Lio, Antonio Ferraro, Tiziana Ritacco, Dante Maria Aceti, Antonio De Luca e Michele Giocondo, è apparso sulle pagine della prestigiosa rivista internazionale Advanced Materials (Leveraging on ENZ Metamaterials to achieve 2D and 3D Hyper Resolution in Two-Photon Direct Laser Writing).

Una svolta nella nanotecnologia

Gli studiosi sono riusciti a sviluppare alcuni metamateriali in grado di orientare la luce, riuscendo così ad ottenere un sistema di scrittura tridimensionale con una risoluzione alla scala nanometrica mai vista prima. Una vera e propria rivoluzione che potrebbe avere dei risvolti epocali nel campo della chirurgia medica, della lotta alla contraffazione, della tecnologia informatica.

Come spiega il professor Caputo: «La luce per sua natura tende ad espandersi nello spazio. Noi abbiamo sfruttato una particolare condizione fisica che ci ha permesso di imbrigliarla e mantenerla confinata nella sua propagazione ottica. Così abbiamo ottenuto un sistema che “scrive” a una risoluzione altissima e a livello nanometrico. Parliamo di meno di un milionesimo di metro. Questo ha permesso la riproduzione del celebre dipinto di Leonardo in ogni suo dettaglio. Quello che abbiamo ottenuto è un bassorilievo, alto 500 nanometri, che occupa un’area di pochi micron quadrati. Possiamo dire che mentre Leonardo usava i colori noi usiamo un pennello ottico».

La luce diventa un pennello

«È come prendere una stampa 3d e renderla su scala non commerciale – dice la dottoressa Tiziana Ritacco, assegnista di ricerca dell’Unical -. La superficie che abbiamo creato in laboratorio è perfettamente piatta e, quando interagisce con la luce, manifesta particolari proprietà. Volevamo focalizzare il laser in un punto che fosse il più piccolo possibile. Questa qualità di stampa non era mai stata raggiunta prima d’ora, siamo stati i primi. L’intuizione, di cui sono orgogliosa, è stata sul come applicare questo metamateriale per ottenere un vantaggio nel campo tridimensionale. Il nostro è stato un lavoro di gruppo: l’idea di base è nata dal dottor Giuseppe E. Lio, che ha utilizzato per primo questo tipo di metamateriale e che aveva avuto ottimi risultati sul piano bidimensionale, mentre il mio apporto è stato proprio nel passaggio a quello tridimensionale».

Il ventaglio di possibilità, dopo questa scoperta, è potenzialmente infinito e ricco di applicazioni. «Tutto è iniziato durante il mio percorso di dottorato, volevo investigare su alcune tipologie di materiali che in natura non esistono. Mi sono chiesto: se c’è un metamateriale che funziona ad una certa lunghezza d’onda e lo sfrutto per la stampa 3d alla microscala, forse potrei riuscire a scendere fino alla nanoscala, e così è stato» spiega il dottor Lio.

Il lavoro del team, in questo anno pandemico non è stato facile. Nonostante le difficoltà il gruppo è riuscito a tagliare un traguardo importantissimo di cui l’Unical può andare fiera. Investire sulla ricerca e soprattutto sulle menti che ne sono la risorsa necessaria, è più che mai una necessità in una regione, come la Calabria, che ha tanto bisogno di buttarsi il passato alle spalle per guardare al futuro.