Sviluppo di nuovi materiali per olografia: dalla molecola al materiale

L’olografia è una tecnica per registrare e ricostruire una scena tridimensionale. Per fare questo è necessario avere a disposizione materiali fotosensibili che vengano esposti e registrino l’ologramma. Particolarmente interessanti sono gli ologrammi di fase in cui il pattern olografico consiste in un pattern di indice di rifrazione all’interno di uno strato sottile di materiale fotosensibile. Lo sviluppo di nuovi materiali deve quindi prendere in considerazione sistemi che in seguito ad illuminazione reagiscano cambiando l’indice di rifrazione, quindi la polarizzabilità o la densità del materiale stesso. Partendo dai concetti base dell’indice di rifrazione si mostreranno le linee guida per lo sviluppo di materiali per olografia di volume ed esempi.  

Fotopolimeri in astronomia: aspetti pratici e risultati in cielo

Il progressivo aumento delle dimensioni dei telescopi e della complessità delle strumentazioni spettroscopiche astronomiche, hanno evidenziato come le attuali tecnologie stanno raggiungendo un limite. Di conseguenza si sono rivelate indispensabili nuove soluzioni e l’impiego di nuovi materiali per fabbricare i componenti di questi strumenti e per rispettare i requirement scientifici futuri.

In questo contesto si stanno studiando nuove famiglie di materiali che possano costituire uno degli elementi ottici più importanti in uno spettrografo: i reticoli di diffrazione. Nonostante esistano diverse tipologie di questi elementi, i più promettenti sono i VPHG (Volume Phase Holographic Gratings) nei quali, grazie all’impiego dell’olografia, viene registrata una variazione sinusoidale di indice di rifrazione che è in grado di disperdere la luce nelle sue componenti monocromatiche.

Nonostante esistano molti materiali per olografia, l’aspetto di industrializzazione e di affidabilità rimane cruciale per affermare una tipologia rispetto ad un’altra. Gli odierni materiali (DCG, ecc.) non sono in grado di essere prodotti con semplicità e per questo motivo si sta puntando su una nuova tipologia di materiali: i fotopolimeri. Questi polimeri fotosensibili sono in grado di semplificare il processo realizzativo dei reticoli e di assicurare performance su misura a seconda dello specifico impiego astronomico.

Grazie a questi materiali quindi si possono realizzare elementi ottici ad hoc per strumenti astronomici o per telecomunicazioni, fino a lenti impiegate nella realtà aumentata.

Verranno presentati i risultati di ottimizzazione del materiale fino al design del sistema disperdente e ai risultati in cielo ottenuti su due telescopi: Il Copernico ad Asiago (IT) e il Nordic Optical Telescope alle isole Canarie (ES). I miglioramenti in termini di efficienza hanno permesso di aumentare le prestazioni degli strumenti e rendere possibili osservazioni in un minor tempo di esposizione.  

Dal problema astronomico alla strumentazione: essere a meta’ tra scienza e tecnologia

Lo studio dei più importanti problemi aperti nel campo dell'astrofisica moderna, quali la caratterizzazione di pianeti extrasolari o lo studio della fisica fondamentale attraverso sorgenti astronomiche relativistiche, necessita di strumentazione d'avanguardia sempre più complessa ed efficiente. In questo scenario, scienziati ed ingegneri collaborano strettamente per la definizione dei requisiti tecnici che lo strumento deve raggiungere. Tale interfaccia tra due realtà solo apparentemente diverse necessita di competenze distribuite su entrambi i fronti. In questo talk, si farà riferimento a strumentazione d'avanguardia in corso di realizzazione (ad esempio nel caso di ESPRESSO@VLT per la ricerca di pianeti extrasolari) o in fase di design (HIRER@E-ELT per lo studio della cosmologia) illustrandone i goal scientifici, le sfide tecnologiche affrontate e come le due discipline hanno collaborato in una visione del problema globale per raggiungere le performance richieste.