Luce elettronica

Se elettroni liberi subiscono un'accelerazione (come per esempio succede quando qualcosa li fa cambiare direzione), emettono radiazione; se i parametri sono impostati un certo modo, la radiazione è nel visibile ed otteniamo luce.
Questo infatti è il meccanismo dei laser a elettroni liberi, dove un pennello di elettroni è fatto passare attraverso un campo magnetico oscillante; questo fa cambiare continuamente traiettoria agli elettroni, che in risposta a queste accelerazioni emettono luce visibile, il cui colore dipende dall'energia degli elettroni e dall'azione del campo magnetico. Si può addirittura fare in modo che la luce emessa sia coerente, ottenendo quindi un'emissione laser.
Il problema è però sempre stato nel costo di produzione del campo magnetico e nelle dimensioni dell'apparecchio: solo alcuni laboratori possono permettersi una simile sorgente.
Adesso invece sembra esserci una possibilità per inserire tutto questo meccanismo in un singolo chip! N. Zheludev ed il suo team dell'Università di Southampton ha dimostrato la fattibilità di un nuovo metodo: il campo magnetico oscillante viene sostituito da strati alternati di Oro (metallo) e Silicio (dielettrico), al centro dei quali è stato praticato un microforo di circa 700 nanometri dove viene iniettato il pennello di elettroni. Questi passano quindi in stretta vicinanza degli strati di metallo e dielettrico: l'effetto è simile a quello del campo magnetico, indicendo gli elettroni a emettere radiazione, la cui lunghezza d'onda può essere variata cambiando l'energia del pennello elettronico.
Gli esperimenti hanno già mostrato la possibilità di ottenere luce dal visibile all'infrarosso con una densità di potenza di circa 200 W/cm²! Tuttavia le potenzialità sono ancora maggiori: i ricercatori stanno cercando infatti di migliorare l'efficienza del dispositivo (solo 10-5 fotoni emessi per ogni elettrone), riducendo l'energia luminosa persa all'interno del wafer. Se questo obiettivo verrà raggiunto, diventerà possibile passare anche all'emissione laser.
Comunque, già in questo stadio, si può pensare ad una sorta di rivoluzione nella nanofotonica.