di Jacopo Cirillo

Nella lingua giapponese, le parole “carta” e “dei” si pronunciano entrambe kami. La sacralità della carta, a partire dall’antica religione shintoista, ha innescato lo sviluppo di due grandi arti tradizionali nipponiche: l’origami e il kirigami. L’origami, come tutti sanno, è l’arte di piegare la carta per creare figure tridimensionali a partire dalle due dimensioni di un foglio; il kirigami è di fatto la stessa cosa, cui si aggiunge la possibilità di tagliare la carta per creare forme geometriche più complesse.

Partendo da queste idee, il professore di ingegneria meccanica del MIT Nicholas X. Fang, insieme a un gruppo di ricercatori, ha pubblicato uno studio su Science Advances che applica il kirigami alla creazione di nanodispositivi ottici in 3D per manipolare la luce e creare nuove possibilità di ricerca nel campo dei microchip. Fang e gli altri scienziati hanno pensato di usare un raggio ionico (al posto delle forbici) per creare un pattern preciso di tagli in una lastra di alluminio spessa solo pochi nanometri. Questo processo porta l’alluminio a piegarsi e attorcigliarsi su se stesso, sviluppandosi in forme complesse a tre dimensioni capaci di filtrare la luce con la particolare polarizzazione desiderata.

“Una perfetta combinazione tra due campi: la meccanica e l’ottica” afferma Fang in un’intervista. Effettivamente, prima di questo studio, i tentativi di creare dispositivi kirigami comportavano l’uso di metodi complessi che venivano usati principalmente per funzioni meccaniche. I nuovi nanodispositivi del MIT, invece, sono molto più semplici da creare e possono essere usati soprattutto per funzioni ottiche. Il vantaggio più evidente di questo nuovo procedimento risiede nella possibilità, per gli scienziati, di partire da una serie di caratteristiche ottiche desiderate e produrre di conseguenza le equazioni necessarie per gli esatti pattern di tagli e piegature nell’alluminio. Prima dello studio di Fang, al contrario, si tendeva a tagliare a intuito, sperando di creare un nanokirigami adatto alle proprie esigenze.

La possibilità di creare nanostrutture ottiche complesse avrà un grande impatto nei campi di ricerca legati al calcolo, ai nanosistemi elettromeccanici e ai dispositivi biomedici. Facciamo un esempio per capire meglio la portata e l’utilità dei kirigami applicati alle nanotecnologie: per assicurare la corretta trasmissione dei dati, i raggi laser che si propagano attraverso i cavi a fibra ottica non devono interferire gli uni con gli altri. Attraverso le ricerche del gruppo di scienziati di Fang, si potranno creare sistemi per le comunicazioni ottiche che riescano a separare i raggi ed evitare il rischio di collisioni grazie alle dimensioni nanometriche del procedimento dei kirigami. Un risultato fondamentale in termini di precisione scientifica, nato grazie all’applicazione di una disciplina puramente artistica alla ricerca in campo tecnologico.