"Aiutami, Obi-Wan Kenobi. Sei la mia unica speranza." Per molti di quelli intorno all'uscita di Star Wars nel 1977, quella scena era una prima introduzione agli ologrammi, una vera tecnologia che esisteva da circa 15 anni.

Allora perché gli ologrammi o i relativi dispositivi ottici non fanno ancora parte della nostra vita quotidiana? Le tecnologie possono essere create utilizzando campi magnetici per alterare il percorso della luce, ma i materiali che possono farlo sono costosi, fragile e opaco. Alcuni funzionano solo a temperature fredde come il vuoto dello spazio.

Ora, ricercatori dell'Università del Michigan e dell'Università Federale di Sao Carlos in Brasile hanno dimostrato che le nanoparticelle economiche in un gel possono sostituire i materiali tradizionali a un costo drasticamente ridotto. E il loro approccio funziona a temperatura ambiente.

Apre un mondo di possibilità per l'uso di campi magnetici per modulare la luce, con applicazioni in sensori di veicoli autonomi, comunicazione nello spazio e reti wireless ottiche.

Ad oggi, costosi metalli delle terre rare come europio, cerio e ittrio sono stati usati per dimostrare come il percorso, velocità e intensità dell'ottica, o a base di luce, i segnali possono essere controllati con campi magnetici. Questa capacità è già in uso commerciale nei cavi Internet in fibra ottica ad alta velocità. Ma il costo degli elementi e le esigenze di temperatura hanno impedito un maggiore utilizzo della tecnologia.

Un conveniente, la soluzione a temperatura ambiente per il controllo magnetico della luce attorcigliata potrebbe consentire display 3D per il mercato di massa, proiettori olografici e di nuova generazione di Light Detection and Ranging (LIDAR). LIDAR è una delle principali tecnologie che danno "vista" ai veicoli autonomi.

"Molte aziende e laboratori hanno sviluppato prototipi entusiasmanti utilizzando la tecnologia magneto-ottica, " ha detto Nicholas Kotov, Florence V. Cejka Professore di Ingegneria Chimica di U-M, che ha guidato il progetto. "Ma la loro accettazione tecnologica è stata limitata fino ad oggi a causa dei problemi fondamentali sui materiali con la magneto-ottica delle terre rare. È stato come cercare di risolvere il puzzle del cubo di Rubik. Ottieni una proprietà giusta ma perdi le altre".

In uno studio pubblicato su Scienza , i ricercatori dimostrano che potrebbero usare nanoparticelle basate sull'ossido di cobalto poco costoso, un colore bianco, semiconduttore magnetico—per controllare bene la luce contorta usando campi magnetici. Il trucco, i ricercatori hanno scoperto, consisteva nel torcere le nanoparticelle stesse rivestendole di amminoacidi. La torsione potrebbe essere destrorsa o mancina, una proprietà chiamata chiralità.

La chiralità delle nanoparticelle ha prodotto una maggiore sensibilità al magnetismo e ha anche rafforzato le interazioni con la luce contorta, più formalmente chiamata "luce polarizzata circolarmente". I ricercatori hanno dimostrato che sospendendo le nanoparticelle in un ambiente trasparente, elastico, gel a temperatura ambiente, potrebbero cambiare l'intensità della luce polarizzata circolarmente applicando un campo magnetico.

"Questo apre la strada all'ampia proliferazione di dispositivi magneto-ottici con eccitanti possibilità che emergono nei display 3D e nell'olografia in tempo reale, il tutto utilizzando luce polarizzata circolarmente, " disse Kotov, che è anche professore di scienza e ingegneria dei materiali. "Per di più, le piccole dimensioni delle nanoparticelle ne consentono l'uso nell'ingegneria informatica e nella produzione su larga scala di compositi magneto-ottici".