LECCE – La luce a led sta al XXI secolo come la lampadina stava al Novecento. È questo il presup-posto che ieri ha visto la consegna del Nobel per la fisica ai ricercatori giapponesi Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura che l’hanno realizzato. In buona sostanza, però, i led esistono da parecchi anni. La lucina rossa che avverte che un televiso-re o un altro apparecchio elettrico è collegato alla corrente ne è un tipico esempio. Nakamura e soci, però, all’inizio degli anni Novanta, hanno trovato il modo di usare il led, che fino a quel momento aveva altri scopi, anche come fonte luminosa. E qui entra in gioco la ricerca pura e il genio che ha consentito di portarsi a casa l’ambito riconoscimento scientifico. Detto in soldoni il nuovo tipo di led inventato dai giapponesi consente di produrre luce senza sprecare energia, dunque a basso costo e con un’alta durabilità. Addio alla vecchia lampadina a incandescenza.

Nell’Istituto di nano-scienze del Cnr di Lecce operano professionisti provenienti da tutt’Italia e da molti Paesi del mondo.  E proprio in questa prestigiosa struttura Adriana Passaseo lavora nello stes-so ambito di ricerca che pur non limitandosi soltanto ai led, tuttavia, ha portato il Nobel in Giappo-ne. Il Centro nazionale di ricerche di Lecce è una struttura di riferimento e oltre alla ricerca offre una svariata serie di progetti che si traducono innanzitutto in brevetti – la linfa vitale che sostiene l’intero organismo scientifico, – applicazioni pratiche destinate a migliorare gli strumenti che siamo soliti utilizzare nella vita quotidiana e nel mondo del lavoro. Abbiamo visitato i laboratori e fatto due chiacchiere sullo stato attuale della ricerca con la dottores-sa Adriana Passaseo.

“Le proprietà dei led sono talmente differenti, e altrettanto lo sono i campi di applicazione, che non solo le aziende ma anche i centri di ricerca dedicano risorse ingenti per svilupparne sempre di nuo-ve. In parole povere stiamo parlando di un insieme di strati di semiconduttori al cui interno si agita-no elettroni di carica opposta. Gli elettroni di carica negativa e quelli di carica positiva sono separati da un altro strato che, però, è vuoto. A questo punto gli elettroni vengono invitati a compiere un balzo oltre quell’intervallo e, ricombinandosi, si trasformano in un fotone. Cioè in una particella di luce. La luce che può essere assorbita ed emessa da un led, dipende proprio da quest’intervallo energetico vuoto che chiamiamo “gap proibito”. Finora si è lavorato con il silicio che non possiede un gap molto favorevole. Poi si è passati all’arsenuro di gallio il cui intervallo energetico è quello dell’infrarosso – i led che sono più conosciuti – invece il materiale inventato da Nakamura, il nitru-ro, ha un gap energetico molto alto che, dunque, si spinge in uno spettro di luce assai più ampio.”

La differenza sostanziale con i vecchi led che producevano luce nello spettro dell’infrarosso è che quello al nitruro, cioè a luce blu, emette luce visibile che consente d’illuminare in maniera appro-priata gli ambienti in cui viviamo. Ma la chiave della scoperta, come ci spiega la ricercatrice del Cnr è che le proprietà del nitruro aprono la strada a tantissime altre possibilità applicative. A questo punto s’inseriscono gli studi della dottoressa Passaseo e del suo qualificato team di ricerca che sta sperimentando nuovi materiali per realizzare gli strati semiconduttori del led per aumentarne la po-tenza e la velocità. E non solo.

“Il grande vantaggio che abbiamo qui è che lavoriamo in maniera multidisciplinare. La mia equipe si occupa di crescita dei materiali, quindi delle diverse fasi che servono a completare tutto il proces-so: dalla realizzazione dei singoli strati atomici fino al dispositivo finale. Poi c’è chi si occupa d’interfacciare le nuove tecnologie con gli aspetti biologici, e così via. Confrontandoci in questo modo tra noi massimizziamo i risultati.”
Per semplificare il discorso, l’evoluzione dei materiali di cui è costituito un led permette di avere prestazioni via-via migliori degli apparati elettronici, come i televisori di ultima generazione. Tutto ciò si esemplifica nel tempo di risposta, o reazione, del led. Che poi altro non è che il tempo impiegato dall’elettrone a compiere quel famoso salto che lo porta a trasformarsi in luce. Ma l’evoluzione dei led riguarda anche il campo delle telecomunicazioni terrestri e satellitari, le cui aziende, manco a dirlo, investono cifre ingenti nella ricerca.

“In America, in questi ultimi anni, la ricerca di settore sta spingendo per la conversione dell’elettronica del silicio con quella basata sul nitruro di gallio. Soprattutto nel settore dell’auto-motive, cioè il campo dell’elettronica di punta applicata ai mezzi di trasporto.”
L’indirizzo attuale della ricerca internazionale si fonda su dispositivi il cui requisito principale è la velocità di calcolo dei dati. In tal senso anche l’equipe della dottoressa Passaseo non è da meno. “Partendo dalle possibilità offerte dal nitruro di gallio stiamo studiando anche delle specifiche nano-strutture atte a ospitare il materiale. Qui progettiamo e realizziamo supporti di dimensioni nanome-triche che presto potrebbero aumentare la velocità di calcolo computazionale a livelli considerevoli, aprendo la strada alla porta logica di tipo ottico. Inoltre stiamo sviluppando un sensore di ultima ge-nerazione, peraltro già brevettato, per un’importante industria automobilistica che permetterà di in-serirlo direttamente all’interno delle marmitte per eseguire esami diagnostici in tempo reale. Cosa impossibile, fino a qualche tempo addietro, date le alte temperature dei gas combusti”.

Il sensore brevettato dalla squadra della Passaseo funziona in maniera eccellente, fino a temperature di 400 gradi, e resiste agli agenti chimici più aggressivi. Ma la ricerca della Passaseo va oltre. Sono allo studio altri sensori basati su questa tecnologia che si potrebbero rivelare fondamentali nella ri-levazione di alcuni inquinanti specifici in atmosfera, nelle falde, o negli alimenti. Basti pensare al Pbc, ovvero una particolare classe delle diossine che potrebbero essere presenti in molti elementi, dagli olii industriali fino agli alimenti, i pesci in primo luogo, e che attualmente sono di difficilissi-ma individuazione. Le industrie di trasformazione alimentare sarebbero le prime a essere interessate a sviluppare questi strumenti.
“L’idea è di costruirne uno che sia portatile e maneggevole e permetta di rilevare in maniera ine-quivocabile il Pbc.”
Basti pensare che uno strumento simile che abbatterebbe notevolmente tempi e costi delle analisi che, al contrario di quanto avviene attualmente, potrebbero essere eseguite direttamente in loco e da personale non necessariamente specializzato. Il led basati sulla tecnologia al nitruro però troverebbero applicazione anche in campo medico o biologico.
“Stiamo lavorando a uno strumento capace di emettere un raggio d’energia così elevata da rompere i legami proteici nei batteri. Ma anche quelli di una cellula. Da qui le applicazioni per il trattamento sanitario delle acque, oppure per giungere a una più rapida diagnosi e a un più efficace trattamento del cancro perché, stando ai primi studi in materia, la luce u.v. dei led sarebbe in grado di rilevare e isolare le cellule in maniera più efficiente che non i metodi usati finora.”

La ricerca universitaria in generale, e quella leccese in particolare, sopravvive grazie ai progetti pubblici che riesce ad aggiudicarsi. Ciò vuol dire che buona parte degli sforzi, e quindi del tempo, dei ricercatori è volto all’individuazione di fondi e partnership esterne. L’auspicio della scienziata, originaria di Supersano, è quello che ci sia più attenzione alle risorse umane perché ciò che s’investe nella formazione dei giovani professionisti non può essere vanificato quando il progetto di ricerca finisce o se i fondi si esauriscono.
“Mi auguro che le aziende mutino atteggiamento. Per innovare bisogna rischiare già a partire dall’idea della ricerca, non dal prodotto bell’e pronto. Abbiamo voluto creare un gruppo di profes-sionisti che potesse intervenire fattivamente sul territorio. E in parte ci siamo riusciti. Ora abbiamo bisogno che sia il territorio a credere in noi. O la fuga di cervelli sarà inevitabile.”