Sintesi della scoperta e pubblicazione
Un team della Tel Aviv University guidato da Tal Carmon ha dimostrato che sottili fogli di silice possono essere piegati direttamente su chip in microstrutture tridimensionali ad alte prestazioni tramite un laser CO₂, tecnica battezzata “photonic origami” e descritta sulla rivista Optica dell’Optica Publishing Group. L’obiettivo è fabbricare componenti micro-ottici compatti per elaborazione dei dati, sensoristica e fisica sperimentale.
Come funziona: piegatura guidata dalla tensione superficiale
Il laser riscalda localmente la silice ultrafine finché la tensione superficiale prevale sulla gravità e induce pieghe controllate: con la stessa piattaforma si ottengono angoli a 90°, eliche e specchi concavi. Il gruppo mostra anche un “tavolino” micro-ottico con riflettore parabolico realizzato da un foglio spesso ~5 μm.
Prestazioni e record geometrici
Il lavoro riporta strutture lunghe fino a 3 mm con spessori nell’ordine del mezzo micron, cioè ~1/200 del diametro di un capello, e superfici ultra-lisce adatte a ottiche di alta qualità. In esperimenti correlati è stata descritta anche la dinamica veloce di piegatura, con velocità fino a 2 m/s e accelerazioni >2000 m/s².
Esempi di dispositivi dimostrati
Tra i dimostratori compaiono risonatori ottici, guide piegate in elica e lo specchio concavo integrato nel “tavolino” micro-ottico. Gli autori suggeriscono potenziali micro-zoom per smartphone e componenti per fotonica integrata.
Perché non basta la stampa 3D polimerica
Le comuni tecniche di micro-stampa 3D generano rugosità che provoca perdite per scattering e non soddisfa i requisiti delle ottiche ad alte prestazioni. L’“origami fotonico” evita la deposizione additiva e rimodella il vetro stesso, mantenendo superfici otticamente uniformi.
Limiti e prossimi passi
La tecnica è di laboratorio e richiede CO₂-laser e substrati sottilissimi; l’integrazione su larga scala nei circuiti fotonici dipenderà dalla ripetibilità, dal controllo termico e dalla compatibilità con processi CMOS. Gli autori indicano come priorità la scalabilità e l’estensione della libreria di forme piegate.
Fonte: Optics & Photonics News; comunicato Optica. optica-opn.orgoptica.org
Contesto e precedenti
Esistono approcci “laser-origami” per micro-strutture 3D e tecniche di scrittura laser nel vetro per ottica e microfluidica; il contributo attuale riguarda silice ultra-liscia piegata on-chip per dispositivi fotonici.
