Il super-vetro in grado di emettere luce ultravioletta

I ricercatori del dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università degli Studi Milano-Bicocca hanno messo a punto un super-vetro “intelligente”, chimicamente inerte ma in grado di emettere luce ultravioletta quando attraversato da corrente elettrica.
La ricerca è stata condotta in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology e il Los Alamos National Laboratory, e pubblicata ieri sulla rivista Nature Communications.
Nello specifico la ricerca, coordinata dal professore associato di Fisica Sperimentale Alberto Paleari, consiste nella progettazione di una nuova metodica chimica che permette di produrre un film di biossido di silicio, il componente principale del vetro, con all’interno nanocristalli di ossido di stagno. Alla fine del processo, il nuovo vetro ha la doppia proprietà di condurre elettricità e, tramite il processo di elettroluminescenza, emettere luce ultravioletta.
È la prima volta che un unico materiale è in grado di far coesistere al suo interno le proprietà della trasparenza ottica e della conducibilità elettrica con l’emissione ultravioletta sotto stimolo elettrico; una condizione indispensabile per avere un dispositivo chimicamente stabile, che non interagisca con l’ambiente esterno, e che, allo stesso tempo, sia integrabile con l’elettronica esistente.
All'apparenza il supervetro si presenta come un sottilissimo strato trasparente depositato su un chip di silicio; poiché tuttavia è preparato in soluzione liquida esso ha la possibilità di assumere forme diverse a seconda dello scopo, per un utilizzo versatile in diagnostica medica, elettronica, nonché per l’illuminazione comune.
“La luce ultravioletta, per la sua specificità di luce ad alta energia, è in grado di attivare reazioni biologiche e fotochimiche che la luce visibile non è in grado di attivare. Ad oggi l’unica tecnologia alternativa per emissione ultravioletta era quella basata su nitruro di gallio che però presenta alti costi industriali ed energetici”, ha affermato Sergio Brovelli, ricercatore di Fisica Sperimentale tra gli autori dello studio.
“Con questo lavoro di ricerca – aggiunge Norberto Chiodini, ricercatore di Chimica e ideatore del nuovo materiale - si è trovata la ‘ricetta’ per fabbricare in maniera economica il primo materiale elettroluminescente nell’ultravioletto, per la cui realizzazione bastano un laboratorio chimico e un forno a 1000°C. In prospettiva, questa strategia potrebbe fornire un’alternativa anche a materiali conduttori trasparenti basati su indio (componenti fondamentali dei display), elemento purtroppo sempre più scarso in natura”.
L'applicabilità della scoperta al settore industriale si presenta economica, adattabile su larga scala e integrabile con la tecnologia in uso sul silicio. Gli utilizzi potranno spaziare dal campo medico-diagnostico, con la produzione ad esempio di vetrini da laboratorio interattivi, fino alla componentistica elettronica.
“L’idea di un insieme di nanocristalli come sorgente distribuita di luce ultravioletta che renda anche possibile la conduzione elettrica nel vetro, da sempre considerato il prototipo di isolante elettrico - commenta Alberto Paleari - può essere a questo punto ottimizzata e variata. Lo stesso materiale a base di ossido di stagno in ossido di silicio permette infatti di modificare le proprietà di trasmissione e riflessione della luce mediante processi simili a quelli litografici, permettendo quindi la scrittura di guide di luce o di matrici di Led. Questo rende i nostri dispositivi utilizzabili in moltissimi campi, dall’elettronica di consumo alla medicina, alla diagnostica ambientale”.