Puntare un raggio laser su un aereo non è uno scherzo innocuo:l'improvviso lampo di luce intensa può inabilitare il pilota, rischiando la vita dei passeggeri e dell'equipaggio. Ma poiché gli attacchi possono avvenire con laser di colori diversi, come il rosso, verde o anche blu, gli scienziati hanno avuto difficoltà a sviluppare un unico metodo per impedire tutte le lunghezze d'onda della luce laser. Oggi, i ricercatori riferiscono di cristalli liquidi che un giorno potrebbero essere incorporati nei parabrezza degli aerei per bloccare qualsiasi colore di brillante, luce focalizzata.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

Secondo la Federal Aviation Administration, 6, Nel 2017 sono stati segnalati 754 colpi laser sugli aerei. "Siamo stati contattati da collaboratori del dipartimento di aviazione della nostra università in merito al crescente problema che si verifica negli aeroporti di tutto il mondo, dove le persone sparavano laser agli aerei durante il decollo e l'atterraggio, le fasi critiche del volo, "dice Jason Keleher, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. Tali attacchi, che provocano forti bagliori di luce nell'abitacolo, possono distrarre i piloti o infliggere danni visivi temporanei o permanenti, a seconda della lunghezza d'onda e dell'intensità del laser.

"Volevamo trovare una soluzione che non richiedesse di riprogettare completamente il parabrezza di un aereo, ma aggiunge invece uno strato al vetro che sfrutta il sistema di alimentazione esistente per lo sbrinamento del parabrezza, "dice Daniel Maurer, uno studente universitario. Keleher e Maurer sono alla Lewis University.

Invece di essere integrato nel parabrezza, gli approcci precedenti hanno incluso parabrezza o occhiali di protezione che i piloti indossano durante il decollo e l'atterraggio. Però, questi possono essere scomodi perché richiedono che l'equipaggio di volo prenda queste precauzioni indipendentemente dal fatto che siano effettivamente presi di mira. Un problema ancora più grande è che queste strategie funzionano solo per lunghezze d'onda specifiche della luce laser. "Non bloccano tutto, " Dice Maurer. "Di solito sono mirati ai laser verdi perché sono usati per la maggior parte degli attacchi".

Per sviluppare il loro nuovo approccio, i ricercatori hanno sfruttato i cristalli liquidi, materiali con proprietà tra quelle dei liquidi e dei cristalli solidi che li rendono utili nei display elettronici. Il team ha posizionato una soluzione di cristalli liquidi chiamata n -(4-metossibenzilidene)-4-butilanilina (MBBA) tra due lastre di vetro da 1 pollice quadrato. MBBA ha una fase liquida trasparente e una fase cristallina opaca che disperde la luce. Applicando una tensione all'apparecchio, i ricercatori hanno fatto in modo che i cristalli si allineassero con il campo elettrico e subissero un cambiamento di fase allo stato cristallino più solido.

I cristalli allineati hanno bloccato fino al 95 percento del rosso, raggi blu e verdi, attraverso una combinazione di diffusione della luce, assorbimento dell'energia del laser e polarizzazione incrociata. I cristalli liquidi potrebbero bloccare laser di diversa potenza, simulando varie distanze di illuminazione, così come la luce brillava con diverse angolazioni sul vetro.

Inoltre, il sistema era completamente automatico:una fotoresistenza rilevava la luce laser e quindi attivava il sistema di alimentazione per applicare la tensione. Quando il raggio è stato rimosso, il sistema ha spento l'alimentazione, e i cristalli liquidi tornarono alla loro trasparenza, stato liquido. "Vogliamo solo bloccare il punto in cui il laser sta colpendo il parabrezza e poi farlo tornare rapidamente alla normalità dopo che il laser è sparito, " nota Keleher. Il resto del parabrezza, che non è stato colpito dal laser, rimarrebbe sempre trasparente.

Ora che i ricercatori hanno dimostrato che il loro approccio funziona, hanno in programma di ridimensionarlo da quadrati da 1 pollice alle dimensioni di un intero parabrezza di un aereo. I risultati iniziali hanno mostrato che un modello di griglia del sensore su quadrati di vetro da 2 pollici risponderà solo alla sezione di vetro che è illuminata. Il team sta anche testando diversi tipi di cristalli liquidi per trovarne di ancora più efficienti e versatili che tornano allo stato trasparente più rapidamente una volta rimosso il laser.