Più di 120 anni dopo la scoperta del carattere elettromagnetico delle onde radio da parte di Heinrich Hertz, la trasmissione dati senza fili domina la tecnologia dell'informazione. Vengono applicate frequenze radio sempre più alte per trasmettere più dati in periodi di tempo più brevi. Alcuni anni fa, gli scienziati hanno scoperto che le onde luminose potrebbero essere utilizzate anche per la trasmissione radio. Finora, però, la fabbricazione delle piccole antenne ha richiesto una spesa enorme. Gli scienziati tedeschi sono ora riusciti per la prima volta a produrre in modo specifico e riproducibile nanoantenne ottiche più piccole dall'oro.

Nel 1887, Heinrich Hertz ha scoperto le onde elettromagnetiche presso l'ex Technical College di Karlsruhe, il predecessore di Univer-sität Karlsruhe (TH). La generazione specifica e diretta di radiazione elettromagnetica consente la trasmissione di informazioni da un luogo A a un luogo remoto B. Il componente chiave di questa trasmissione è un'antenna dipolo sul lato trasmissione e sul lato ricezione.

Oggi, questa tecnologia è applicata in molti ambiti della vita quotidiana, ad esempio, nella radiocomunicazione mobile o nella ricezione satellitare di programmi di radiodiffusione. La comunicazione tra trasmettitore e ricevitore raggiunge la massima efficienza, se la lunghezza totale delle antenne a dipolo corrisponde a circa la metà della lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica.

Trasmissione radio da onde luminose elettromagnetiche ad alta frequenza nella gamma di frequenze di diversi 100, 000 gigahertz (500, 000 GHz corrispondono alla luce gialla di 600 nm di lunghezza d'onda) richiede antenne minuscole che non siano più lunghe della metà della lunghezza d'onda della luce, cioè 350 nm al massimo. La produzione controllata di tali antenne di trasmissione ottica su scala nanometrica è stata finora molto impegnativa in tutto il mondo, perché strutture così piccole non possono essere prodotte facilmente con metodi di esposizione ottica per ragioni fisiche, cioè a causa del carattere ondulatorio della luce.

Per raggiungere la precisione richiesta per la fabbricazione di antenne d'oro inferiori a 100 nm, gli scienziati che lavorano nel gruppo DFG-Heisenberg "Nanoscale Science" presso il KIT Light Technology Institute (LTI) hanno utilizzato un processo a fascio di elettroni, la cosiddetta litografia a fascio di elettroni. I risultati sono stati recentemente pubblicati nel Nanotecnologia rivista ( Nanotecnologia 20 (2009) 425203).

Queste antenne d'oro agiscono fisicamente come antenne radio. Però, questi ultimi sono 10 milioni di volte più grandi, hanno una lunghezza di circa 1 m. Quindi, la frequenza ricevuta dalle nanoantenne è 1 milione di volte superiore alla radiofrequenza, cioè diversi 100, 000 GHz anziché 100 MHz.

Queste nanoantenne devono trasmettere informazioni a velocità di trasmissione dati estremamente elevate, perché l'alta frequenza delle onde permette una modulazione estremamente rapida del segnale. Per il futuro della trasmissione dati wireless, questo significa accelerazione di un fattore 10, 000 a ridotto consumo energetico. Quindi, le nanoantenne sono considerate una base importante per le nuove reti di dati ottiche ad alta velocità. L'effetto collaterale positivo:la luce nell'intervallo da 1000 a 400 nm non è pericolosa per l'uomo, animali, e piante.

Nel futuro, le nanoantenne di Karlsruhe possono essere utilizzate non solo per la trasmissione di informazioni, ma anche come strumenti per la microscopia ottica:"Con l'aiuto di questi piccoli nano emettitori di luce, possiamo studiare le singole biomolecole, che non è stato finora stabilito", afferma il dottor Hans-Jürgen Eisler, che dirige il gruppo DFG Heisenberg presso il Light Technology Institute. Inoltre, le nanoantenne possono servire come strumenti per caratterizzare le nanostrutture da semiconduttori, strutture di sensori, e circuiti integrati. Il motivo è l'efficiente cattura della luce da parte delle nanoantenne. Successivamente, si trasformano in emettitori di luce ed emettono quanti di luce (fotoni).

Gli scienziati dell'LTI stanno attualmente lavorando anche alla cattura specifica ed efficiente della luce visibile tramite queste antenne e alla focalizzazione di questa luce su pochi 10 nm, l'obiettivo è ad es. l'ottimizzazione dei moduli fotovoltaici.

Fonte:Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi (notizie:web)