In effetti, a voler essere scientificamente rigorosi, si dovrebbe annunciare che a Napoli hanno finalmente dimostrato che l’antimateria ottica esiste. La ricerca, che ha meritato la copertina della rivista internazionale Physical Review Letters, si deve alla sezione napoletana dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Imm-Cnr), ed è stata compiuta da un gruppo di studiosi coordinato da Vito Mocella, che ha lavorato in collaborazione con un gruppo dell'Università di Berkeley, in California, coordinato da Stefano Cabrini.
I ricercatori hanno creato un metamateriale, cioè un materiale la cui struttura è stata modificata per far sì che acquisisse proprietà insolite, contrarie a quelle che siamo abituati a conoscere, come ad esempio, appunto, annullare la propagazione della luce. In questo modo l’oggetto diventa invisibile.
“Il nostro metamateriale è stato realizzato modificando a una scala nanometrica (nell’ordine del milionesimo di millimetro), la struttura del silicio, in cui abbiamo praticato piccolissimi fori”, spiega Vito Mocella. “Abbiamo poi alternato un migliaio di piccole strisce di tale metamateriale, con caratteristiche opposte a quelle dell’aria, a porzioni di aria di uguale lunghezza d’onda. Quando la luce passa attraverso questo sistema fatto di aria e di ‘antiaria’, è come se non avesse attraversato né l’uno né l’altro materiale”. È insomma come se quello spazio, per la luce, non esistesse.
Negli ultimi anni gli scienziati di tutto il mondo hanno fatto enormi progressi nella realizzazione di metamateriali, ispirati a John Pendry, il fisico che a metà degli anni Novanta li propose per primo: all’inizio, questi materiali riuscivano ad agire sulle microonde, la cui lunghezza d’onda è dell’ordine del centimetro, poi è stato raggiunto l’infrarosso e finalmente l’ottico, la cui lunghezza d’onda è dell’ordine del micron (la millesima parte del millimetro), che richiede un sofisticato controllo delle nanotecnologie per realizzare le complesse lavorazioni dei materiali.
L’intuizione decisiva del gruppo Imm-Cnr è stata quella di non utilizzare metalli, perché non adatti a lavori su grandi dimensioni. “Per il momento il prototipo che abbiamo realizzato, interamente in silicio, ha dimensioni di quattro millimetri per quattro”. Dunque, siamo ben lontani dall’ottenere il mitico mantello di Harry Potter… “Il mantello di Harry Potter lo inserirei nella schiera del futuribile e non del fantastico, ma è difficilissimo da prevedere quando questo metamateriale potrà essere prodotto su larga scala e quando e come lo sviluppo tecnologico ne consentirà un uso diffuso,” - continua Mocella - “la nostra ricerca però ha dimostrato che i metamateriali funzionano e possono essere utilizzati in applicazioni reali, controllando la luce ad un livello impensabile fino ad alcuni anni fa”.
Un risultato eccezionale che è stato ottenuto dal gruppo napoletano in collaborazione con l’Università di Berkeley. “Cinque anni fa abbiamo cominciato ad affrontare questo tipo di tematica ma nello specifico di questa ricerca, dall’idea alla realizzazione sono trascorsi due anni. Sintetizzando, a Napoli abbiamo creato e a Berkeley si è messo a punto il tutto, poi il frutto del lavoro è tornato a Napoli”.
Lasciando da parte (per ora) il sogno dell’uomo invisibile, questo nuovo metamateriale potrà servire per molte applicazioni concrete, come microscopi ottici ad altissima precisione capaci di osservare strutture composte da decine di atomi o le molecole più grandi, che attualmente possono essere viste solo con i microscopi elettronici. Infatti, la capacità che questo materiale possiede di rendere invisibile alla luce si traduce anche nel fatto che esso riesce ad ‘annullare’ gli ‘ostacoli’ che si frappongono alla visione, “il materiale è una sorta di 'anti-aria', che annulla completamente l'effetto provocato dall'aria nella propagazione della luce", prosegue Mocella. Per avere un’idea di come si comporterebbe una ‘superlente’ di uno di questi microscopi di nuova generazione, si può pensare a un albero osservato in lontananza: “da una certa distanza distinguiamo la sagoma, ma non possiamo vedere i dettagli delle foglie. Il nuovo materiale permetterebbe di vedere l'albero da vicino in tutti i suoi dettagli, come se l'aria non ci fosse. Non è un’illusione ottica: quel materiale ‘annulla’ l'effetto dell'aria”. Altre applicazioni potranno esserci nel settore dell’interconnessione ottica ad elevata densità, per migliorare le funzioni dei computer, oppure nella schermatura di luoghi delicati come le camere operatorie e le cabine dei piloti, in modo da eliminare le interferenze.
Vito Mocella si è laureato a Napoli nel 1995 all’Università Federico II in Ingegneria Elettronica, ha ottenuto poi un dottorato in fisica lavorando al prestigioso European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble, in Francia, a cui sono seguite prestigiose esperienze americane. Quindi, nel 2002, è tornato a Napoli, all’Istituto per la microelettronica e microsistemi del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Imm-Cnr) dove conduce, assieme ad altri menti creative, ricerche sui cristalli fotonici e i metamateriali. Studi che nel 2007 gli hanno fatto ottenere la nomina di Cavaliere all’Ordine del Merito della Repubblica conferita dal presidente Giorgio Napoletano.