Nanotech e fibra:
pronti per il futuro

Nanotech e fibra: pronti per il futuro

Il termine ‘nanotecnologia’ indica la trasformazione, separazione, consolidamento e alterazione di materiali a livello atomico o molecolare, per la realizzazione di componenti elettronici, ottici e optoelettronici che consentono di abbattere i costi e aumentare la precisione nei processi elettronici. Un campo di ricerca fondamentale per la trasmissione di comunicazioni su frequenze più elevate rispetto a quelle utilizzate oggi, grazie ai dispositivi a 60-100GHz che verranno introdotti nei prossimi anni. La nanotecnologia ha anche il potenziale di migliorare i processi di archiviazione e recupero di dati e di realizzare modi nuovi e più efficienti di memorizzazione. Inoltre, l’integrazione di nano-componenti all’interno di sensori e dispositivi potrà dare grande slancio all’industria nascente dell’Internet of Things.

Rientrano nell’ambito delle nanotecnologie anche le ricerche sull’interazione della luce con la materia su scala nanometrica, con nuove possibili applicazioni e tecnologie. Incorporare nano-caratteristiche nelle fibre ottiche offre numerose opportunità. Fibre ottiche nanoingegnerizzate possono essere applicate alle reti di comunicazione e a campi come il monitoraggio dell’ambiente e della sicurezza, la rilevazione delle molecole chimiche e biologiche e la ricerca medica. Una delle applicazioni chiave nelle comunicazioni è l’uso della nanotecnologia per limitare la luce nelle fibre a cristalli fotonici.

Le fibre fotoniche permettono una produzione vantaggiosa sotto il profilo economico di elementi ottici diffrattivi direttamente sul lato di una fibra ottica, rendendo possibili le funzioni ottiche come la separazione della luce o la focalizzazione. Invece di trasportare la luce tra due punti, la fibra ottica con nano-caratteristiche può introdurre diversi tipi di fenomeni di guida d’onda. Ciò permette anche l’uso di effetti di band-gap fotonico per confinare la luce in fibra hollow core. Il risultato: latenza inferiore, eccellente gestione dell’energia e persino una possibile diminuzione delle perdite– risultati che non si otterrebbero con una fibra ottica ‘tradizionale’.

Nanotubi di carbonio

Un nanotubo di carbonio è un materiale a forma di tubo, composto da carbonio, con un diametro su scala nanometrica. Il fatto che la crescita di nanotubi di carbonio sia difficile da monitorare in maniera precisa può essere sfruttato per produrre un assorbitore saturabile che controlli la produzione di laser a impulsi su una banda di frequenza molto più ampia rispetto ai semiconduttori tradizionali. I diodi laser standard utilizzati nelle reti di comunicazione in fibra ottica forniscono un raggio costante, ma aggiungere un assorbitore saturabile aiuterebbe a produrre un impulso in uscita che risulterebbe molto più utile nelle reti di comunicazione.

Elaborazione ottica

I componenti ottici su nanoscala possono essere usati anche per adattare le fibre ottiche in modo da trasferire dati tra computer. La luce può trasmettere i dati tra i microprocessori all’interno del chip di un computer o tra i chip separati di uno stesso computer, così come un cavo in fibra ottica trasmette i dati come luce tra gli hub di telecomunicazione. I nanotubi in carbonio metallici, che hanno proprietà conduttive migliori rispetto al metallo, potrebbero sostituire completamente la tecnologia attuale, che trasmette i dati tramite percorsi metallici. l ricercatori stanno attualmente sviluppando fonti di luce su nanoscala, ovvero routers e interruttori ottici elettrici che possono convertire dati elettrici in dati ottici, guidarli verso un microprocessore, e convertirli di nuovo in dati elettrici per il trattamento. I computer basati su questa tecnologia sono molto più veloci di qualsiasi altro computer ad oggi disponibile. Questo metodo, che elude la resistenza del metallo, può anche abbattere il consumo di energia.

Chiaramente, la nanotecnologia ha molto da offrire nel settore delle reti in fibra. E come per tutte le innovazioni, l’abbattimento dei costi è un fattore importante che spinge verso la loro adozione. Una volta che le tecnologie nanofotoniche avranno dei costi competitivi rispetto alle soluzioni esistenti, potranno rapidamente guadagnarsi una fetta di mercato.

IL POTENZIALE DEI MATERIALI A BASE DI CARBONIO

Prysmian si è concentrata a lungo sulla nanotecnologia con lo scopo di promuovere la diffusione sul mercato di materiali basati su nano-strutture di carbonio. Le problematiche di questo settore in rapida evoluzione sono state oggetto di discussione al sesto Nano-Carbon Enhanced Materials Consortium (NCEM-6), ospitato da Prysmian presso il suo quartier generale a Milano.

All’incontro hanno partecipato i rappresentanti dei membri del consorzio, Airbus Group (UL), RTE (Francia), GE Global Research (USA), Bose Corporation (USA), International Copper Association (USA), e i nuovi membri entrati a inizio 2017, Rolls Royce (GB), Whirlpool Corporation (USA), ArcelorMittal (Spagna), NISSAN (GB-Russia), Tecnalia (Spagna), Johnson Matthey Plc. (GB).

In quanto membro del NCEM, Prysmian ha da sempre espresso un grande interesse nei confronti della nanotecnologia, poiché è uno dei molti campi esplorati dalla R&D dell’azienda. Prysmian sta attualmente studiando la nanotecnologia con lo scopo di ottenere materiali nuovi e altamente performanti come il grafene, i nanotubi a carbonio, e molti altri.

Il Gruppo sta sviluppando i nuovi prodotti sfruttando materiali e tecnologie che non hanno ancora un mercato, ma che lo avranno tra cinque o dieci anni. Prodotti che potrebbero servire da barriera contro i liquidi che penetrano nei cavi, come protezione dal fuoco o addirittura per sostituire i conduttori, ma i costi per raggiungere performance di questo tipo devono ancora essere valutati.

Recentemente il Gruppo ha firmato un accordo di cooperazione con l’americana Nanocamp Technologie Inc., azienda leader mondiale nella produzione di materiali e prodotti a base di carbonio. Le due aziende hanno deciso di unire le forze per mettere alla prova e migliorare l’uso di queste tecnologie nella trasmissione e distribuzione di energia, nelle reti di telecomunicazione, nelle tecnologie di monitoraggio e strumentazione. Prysmian e Nanocamp hanno anche concordato di valutare, in una fase successiva del progetto, come e quando avviare una produzione su larga scala di prodotti e tecnologie sviluppati sulla base dei risultati di queste ricerche.