In una svolta significativa, scienziati del Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Bombay, hanno ideato una sorgente di radiazioni ad alta potenza nella regione dei terahertz (THz) dello spettro elettromagnetico. Questo studio, realizzato in collaborazione con laboratori in Grecia e Francia, sarà pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura il 30 ottobre, 2017.

La ricerca di sorgenti di radiazioni nuove e più luminose è una ricerca duratura nella scienza e nella tecnologia. Sebbene ci siano molte sorgenti nell'intero spettro elettromagnetico, la regione dei terahertz (incuneata tra le regioni dell'infrarosso/ottico e delle microonde) è una sfida, ed è solo negli ultimi 20 anni che le fonti si sono rese disponibili. La radiazione terahertz ad alta potenza è stata tipicamente prodotta solo in grandi, macchine complesse come i laser a elettroni liberi. Le sorgenti compatte che si basano su antenne a semiconduttore e cristalli speciali eccitati da impulsi laser a femtosecondi visibili/infrarossi hanno uscite di energia molto limitate, tipicamente nel livello nanojoule (miliardesimo di joule) o inferiore. Non sono utili per molte applicazioni. Però, i laser a femtosecondi ad alta potenza possono eccitare emissioni di terahertz mille volte più forti da un plasma formato nell'aria in condizioni speciali.

Per molto tempo, i ricercatori hanno creduto che i liquidi non potessero emettere radiazioni terahertz significative perché avrebbero riassorbito in modo efficiente qualunque cosa fosse stata generata. Ancora, è qui che i ricercatori TIFR hanno avuto successo. Nei loro esperimenti, hanno irradiato liquidi di laboratorio comuni come metanolo, acetone, dicloretano, solfuro di carbonio e persino acqua, con impulsi laser a femtosecondi di energia moderata, ionizzando il liquido e formando lunghi canali plasmatici chiamati filamenti. Hanno misurato energie fino a 50 microjoule, migliaia di volte maggiori delle energie emesse dalla maggior parte delle sorgenti esistenti e da 10 a 20 volte maggiori di quelle prodotte dall'aria. La loro attenta caratterizzazione e studio sistematico hanno mostrato che le condizioni sperimentali erano più semplici di quelle necessarie per l'aria. L'essenza di questo modello è che l'impulso laser a femtosecondi induce emissioni secondarie nel liquido che si combinerebbero quindi con l'impulso laser incidente per produrre la radiazione terahertz osservata.

I ricercatori del TIFR sono ottimisti sulle applicazioni della loro fonte liquida, la più brillante tra le compatte, fonti da tavolo. Prevedono molte applicazioni nell'imaging terahertz, analisi dei materiali, rilevamento di esplosivi e ottica non lineare terahertz. Questa nuova fonte aumenta certamente lo stock di radiazioni terahertz.