Anche per lo smartphone: i fisici di Kaiserslautern sviluppano un'apertura a iris elettrica per mini telecamere

I fisici sotto la guida del professor Oesterschulze assemblano il microiris su un banco di lavoro speciale in assenza di aria. Nell'immagine si vede il dottorando Alexander Hein. (Foto: Thomas Koziel)

Il professor Oesterschulze (a sinistra) e il suo dottorando Alexander Hein. (Foto: Thomas Koziel)

I fotografi utilizzano le iridi per controllare la quantità di luce che entra e regolare la profondità di campo. A causa delle loro dimensioni e del consumo energetico, ci sono limiti alle lenti convenzionali: non possono essere utilizzate in mini fotocamere come quelle degli smartphone o dei tablet. Diversamente, ci sono le iridi prodotte con tecniche microtecniche, su cui attualmente lavorano fisici dell'Università Tecnica di Kaiserslautern (TUK) e chimici dell'Università di Osnabrück. Stanno sviluppando un'iride elettricamente controllabile, adatta anche per le mini fotocamere. Il progetto è finanziato dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Quando la luce del sole colpisce l'occhio, la pupilla si restringe. A farlo è l'iride. Essa agisce come un diaframma e regola quanta luce entra nell'occhio. Lo stesso principio è alla base delle lenti delle fotocamere. Controllano la quantità di luce che passa attraverso l'obiettivo. Ma anche la profondità di campo di un'immagine può essere regolata tramite esse.

Una normale apertura è composta da più lamelle mobili che possono essere piegate verso l’interno e verso l’esterno. Insieme formano un'apertura di diaframma, la cui dimensione può essere regolata. «Questo meccanismo richiede molto spazio, motivo per cui non viene utilizzato nei sistemi di fotocamere più piccole», spiega il professor Dr. Egbert Oesterschulze, che ricopre alla TUK la cattedra di Fisica e Tecnologia delle Nanostrutture.

Il team del professor Oesterschulze lavora a una tecnologia che permette di usare le aperture anche in sistemi microottici. «Utilizziamo materiali chiamati elettrocromici», dice il fisico. «Cambiando la loro assorbanza ottica applicando una tensione elettrica, possiamo oscurare selettivamente aree a forma di anello, corrispondenti ai livelli di apertura desiderati delle iridi convenzionali, controllando così la quantità di luce e la profondità di campo con un semplice clic.»

Il metodo dei ricercatori di Kaiserslautern funziona così: «Le molecole elettrocromiche utilizzate vengono chimicamente legate alla superficie di uno strato di nanoparticelle altamente poroso», spiega il professore. Quando si applica una tensione a questo strato conduttivo, queste molecole possono assorbire o lasciar passare la luce in base alla tensione applicata. «Lo spessore di questo strato di iride è di circa 50 micrometri, più sottile del diametro di un capello umano. Richiede pochissimo spazio tra due lastre di vetro sottili», dice Oesterschulze. «Questa ridotta esigenza di spazio, combinata con il basso consumo di energia elettrica, permette di utilizzare l'iride elettrocromica in micro-ottiche. Questo potrebbe essere interessante per gli smartphone, ma anche per altri sistemi di fotocamere micro-ottiche.»

Il lavoro è finanziato dalla Deutsche Forschungsgemeinschaft con un totale di 430.000 euro. Tra i partecipanti c’è anche il professor Dr. Lorenz Walder dell’Istituto di Chimica dei Nuovi Materiali dell’Università di Osnabrück.