La scoperta è straordinaria e a farla è stata una donna italiana, Alberta Bonanni, che insegna nel Dipartimento di Fisica dell’Università Johannes Kepler di Linz in Austria. Dagli esperimenti deriva un’invenzione rivoluzionaria: un laser nell’infrarosso, che rappresenta un’innovazione fondamentale nel campo della fisica. Un materiale semiconduttore che entro breve farà compiere balzi in avanti nella realizzazione di computer super-veloci di nuova generazione con potenziamento di memoria e trasmissione dati. Si rivelerà determinante anche nell’ambito delle telecomunicazioni e nel settore aero-spaziale. Inoltre consentirà enormi progressi anche in medicina, con applicazioni nella rigenerazione cellulare, nella terapia del dolore e nella fotobiomodulazione. Alberta Bonanni è donna di scienza e dirige con successo anche un team di 10 ricercatori, provenienti da vari Paesi del mondo.

La ricerca della Prof. Bonanni, vera eccellenza italiana, ha un valore inestimabile, tanto da essere stata insignita del prestigioso riconoscimento “Hedy Lamarr Preis”, che porta il nome dell’attrice e inventrice austriaca. Un premio molto ambito, assegnato al miglior inventore dell’anno, che è stato consegnato ad Alberta Bonanni da Jörg Leichtfried, Ministro dei Trasporti, Innovazione e Tecnologia, alcuni giorni fa, in occasione della giornata degli inventori, che in Austria è il 9 novembre. 

Una scoperta di portata eccezionale

Il laser creato da Alberta Bonanni si basa su un materiale, il nitruro di gallio (GaN), che è un semiconduttore. Un materiale innocuo, ecologico, amico dell’ambiente, lo stesso alla base dei LED commerciali.

“Noi sintetizziamo i cristalli e li caratterizziamo completamente. Secondo la teoria, aggiungendo a questo composto degli elementi magnetici, come per esempio manganese, o ferro, o cromo, si dovrebbe ottenere un semiconduttore ferromagnetico a temperatura ambiente -mi racconta Alberta Bonanni- che è praticamente il Santo Graal per i materiali da usare nella prossima generazione dei computer super-veloci”.

Invece di ferromagnetismo a temperatura ambiente, il team dell’università di Linz ha trovato che questo materiale emette radiazione nell’infarosso. Da mesi Alberta Bonanni e il suo team lavoravano per far diventare questi semiconduttori magnetici e quindi più efficienti.

Esperimenti, tenacia e un pizzico di casualità

Talvolta gli esperimenti nascono per comprovare teorie, ma poi possono in qualche modo smentirle, generando risultati del tutto inattesi. Ed è il caso di questo laser nell’infrarosso, inventato grazie a una scoperta fatta dopo mesi di analisi nel laboratorio di Scienza dei Materiali diretto da Alberta Bonanni. Una vera sorpresa la reazione di questo nitruro di gallio, che ha reagito in modo inaspettato, rivelando potenzialità mai sospettate prima. “Questa famiglia di materiali dovrebbe emettere solo nel visibile e nell’ultravioletto, quindi non ci aspettavamo davvero quello che abbiamo trovato” mi spiega la Prof. Bonanni. Inoltre, questi materiali studiati e trattati nell’Università di Linz, a differenza di quelli usati correntemente per dispositivi nell’infrarosso, non sono dannosi né per la salute, né per l’ambiente. Questo GaN è un materiale che può anche essere aggiustato dal punto di vista magnetico. Insomma, può rappresentare una rivoluzione di enorme portata.

Molteplici applicazioni, dallo spazio ai computer

Tanti gli utilizzi di questo laser nell’infrarosso, soprattutto nella trasmissione dati ad alta velocità. Visto che il materiale studiato dalla Prof. Bonanni, il GaN, è particolarmente resistente alle alte temperature, alle alte pressioni e alle radiazioni, può essere utilizzato nell’industria aero-spaziale, che proprio in questi ultimi tempi ha subito un notevole impulso, con l’obiettivo della prima missione umana su Marte. Altro ambito è quello delle telecomunicazioni.

“Sfruttando gli elementi spintronici -sottolinea Alberta Bonanni- non solo gli elettroni per immagazzinare e trasportare informazioni, ma anche lo spin degli elettroni, cioè il loro grado di libertà dato dalla rotazione attorno al proprio asse, sono già usati nei computer”. Ma quelli di cui ci si serve attualmente sono per lo più metallici. La prossima generazione di computer, invece, dovrebbe contenere elementi spintronici semiconduttori, come il materiale della Prof. Bonanni. Questa scoperta porterà un risparmio di energia, maggiore velocità e anche un incremento dell’affidabilità nei computer realizzati in un prossimo futuro.

Sviluppi anche in campo medico

La radiazione infrarossa, che non è visibile, interagisce con le cellule, quindi è necessario usarla in modo appropriato. In medicina può rivelarsi utile nella rigenerazione cellulare, nella cicatrizzazione e guarigione di ferite e ulcere cutanee, nella cura di edemi e gonfiori, nella stasi linfatica e capillare, nella stimolazione immunologica della pelle. Importanti anche le applicazioni legate alle terapie del dolore. Inoltre, nella medicina estetica questo nuovo laser nell’infrarosso può contribuire a dare risultati con il foto-ringiovanimento.