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    Modellazione di fasci di terahertz con altissima precisione tramite la stampa 3D

    Jan Gospodarič e Andrei Pimenov in laboratorio. Credito:Università della Tecnologia di Vienna

    La radiazione Terahertz può essere utilizzata per un'ampia varietà di applicazioni e viene utilizzata oggi per i controlli di sicurezza negli aeroporti tanto quanto per l'analisi dei materiali in laboratorio. La lunghezza d'onda di questa radiazione è dell'ordine dei millimetri, il che significa che è significativamente più grande della lunghezza d'onda della luce visibile. Richiede anche tecniche specializzate per manipolare i raggi e portarli nella giusta forma. A TU Vienna, modellare i raggi di terahertz è ora un successo clamoroso:con l'aiuto di uno schermo di plastica calcolato con precisione prodotto sulla stampante 3D, i fasci di terahertz possono essere modellati come desiderato.

    Come le lenti, solo meglio

    "La plastica normale è trasparente per i raggi terahertz, allo stesso modo del vetro per la luce visibile, " spiega il prof. Andrei Pimenov dell'Istituto di fisica dello stato solido della TU Wien. "Tuttavia, Le onde terahertz rallentano un po' quando passano attraverso la plastica. Ciò significa che le creste e gli avvallamenti del raggio si spostano leggermente, lo chiamiamo sfasamento".

    Questo sfasamento può essere utilizzato per modellare un raggio. Esattamente la stessa cosa accade, in una forma molto più semplice, con una lente ottica in vetro:quando la lente è più spessa al centro che sul bordo, un raggio di luce nel mezzo trascorre più tempo nel vetro di un altro raggio che colpisce contemporaneamente il bordo della lente. I raggi di luce al centro sono quindi più ritardati di fase rispetto ai raggi di luce sul bordo. Questo è esattamente ciò che fa cambiare la forma del raggio; un fascio di luce più ampio può essere focalizzato su un singolo punto.

    Eppure le possibilità sono ancora lontane dall'essere esaurite. "Non volevamo solo mappare un raggio largo in un punto. Il nostro obiettivo era essere in grado di portare qualsiasi raggio in qualsiasi forma, "dice Jan Gosporadič, un dottorato di ricerca studente nella squadra di Andrei Pimenov.

    Quando gli schermi sono inseriti nella trave, emergono i pattern desiderati:una croce o il logo di TU Wien. Credito:Università della Tecnologia di Vienna

    Lo schermo della stampante 3D

    Ciò si ottiene inserendo uno schermo di plastica adattato con precisione nella trave. Lo schermo ha un diametro di pochi centimetri, il suo spessore varia da 0 a 4 mm. Lo spessore dello schermo deve essere regolato passo dopo passo in modo che le diverse aree del raggio vengano deviate in modo controllato, ottenendo l'immagine desiderata alla fine. È stato sviluppato uno speciale metodo di calcolo per ottenere il design dello schermo desiderato. Da questo possiamo quindi produrre lo schermo corrispondente da una normale stampante 3D.

    "Il processo è sorprendentemente semplice, " dice Andrei Pimenov. "Non hai nemmeno bisogno di una stampante 3D con una risoluzione particolarmente alta. Se la precisione della struttura è significativamente migliore della lunghezza d'onda della radiazione utilizzata, allora è abbastanza, questo non è un problema per le radiazioni terahertz con una lunghezza d'onda di 2 mm."

    Al fine di evidenziare le possibilità offerte dalla tecnica, il team ha prodotto diversi schermi, compreso uno che porta un ampio raggio nella forma del logo TU Wien. "Questo dimostra che non ci sono quasi limiti geometrici alla tecnologia, " dice Andrei Pimenov. "Il nostro metodo è relativamente facile da applicare, il che ci porta a credere che la tecnologia verrà rapidamente introdotta per l'uso in molte aree e che la tecnologia terahertz che sta emergendo la renderà un po' più precisa e versatile."

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