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La fibra ottica è stata una enorme rivoluzione per l'evoluzione della tecnologia e lo sviluppo di Internet: ha permesso la trasmissione di enormi quantità di dati a distanze anche notevoli (esistono decine di cavi intercontinentali in fibra ottica, le cosiddette dorsali, stesi sul fondo degli oceani) e con la massima affidabilità. Se oggi possiamo connetterci ad Internet con questa facilità e con queste prestazioni, è certamente merito dei cavi in fibra ottica.
Non è strano, quindi, che su questa tecnologia si faccia moltissima ricerca scientifica al fine di migliorare ulteriormente le prestazioni o, in alcuni casi, di usare nuovi materiali per crearne le fibre. Oggi, infatti, le fibre ottiche sono realizzate in vetro o polimeri plastici ma domani, forse, potrebbero essere fatte in legno.
I ricercatori del VTT, un centro di ricerca scientifica finlandese, hanno infatti messo a punto un nuovo modo di realizzare le fibre ottiche a partire dal legno riuscendo a far sì che funzionino allo stesso modo di quelle tradizionali in vetro o polimeri.
Come funzionano le fibre ottiche tradizionali
L'attuale tecnologia delle trasmissioni dati in fibra ottica si basa sulla riflessione della luce. Invece di trasmettere un segnale elettrico (cosa che accadeva ad esempio con i vecchi doppini in rame, usati per le connessioni ADSL di vecchia generazione), la fibra ottica permette la trasmissione di segnali luminosi. Gli impulsi di luce viaggiano lungo i cavi in fibra ottica usando un processo chiamato riflessione interna totale, in cui i fotoni rimbalzano sulle pareti interne delle fibre trasparenti e rimangono intrappolati all'interno della fibra durante il loro viaggio da un'estremità all'altra. In questo modo è possibile inviare un flusso di dati "sparando" fotoni da un capo all'altro di una fibra ottica. La cosa funziona benissimo e i dati viaggiano velocemente e senza grandi interferenze anche a lunga distanza.
Come funzionano le fibre ottiche di legno
L'idea dei ricercatori del VTT è stata quella di mantenere lo stesso principio di funzionamento delle fibre ottiche in vetro o polimeri plastici, variando soprattutto i materiali. I cavi in fibra ottica sviluppati in Finlandia sono realizzati con cellulosa rigenerata, derivata dal legno. Il processo di fabbricazione prevede il trattamento con solventi ionici a base di sale e il successivo avvolgimento del filo di cellulosa con un ulteriore strato esterno in acetato di cellulosa.
Questo secondo strato ha un indice di rifrazione della luce inferiore rispetto al nucleo. Di conseguenza, come avviene con i cavi in fibra ottica di vetro o plastica, i fotoni rimbalzano all'interno del cavo e rimangono intrappolati per tutto il loro tragitto da un estremo all'altro. Ciò vuol dire che, anche usando la cellulosa di legno, è possibile inviare e ricevere fotoni e, quindi, trasmettere dati.
Perché creare fibre ottiche di legno?
Se le fibre ottiche in vetro o polimeri funzionano così bene, è lecito chiedersi per quale motivo dovremmo passare a quelle fatte di cellulosa di legno. Naturalmente, come tutte le scoperte scientifiche, non stiamo parlando di qualcosa che arriverà a breve sul mercato: ci vorranno ancora anni prima di vedere una applicazione commerciale di questa nuova tecnologia. I vantaggi derivanti dall'uso del legno per le fibre ottiche, in campi di applicazione specifici, sono però più di uno.
Innanzitutto, il legno è facilmente biodegradabile, quindi una fibra ottica in legno non più utilizzata potrebbe anche essere abbandonata lì dove sta e finirebbe per scomparire da sola dopo qualche anno. Poi il legno assorbe acqua, e siccome l'acqua modifica il modo in cui la luce attraversa la fibra ottica, è possibile usare questa tecnologia per realizzare sensori di umidità o di allagamento per strutture architettoniche.
"Abbiamo testato l'idoneità della fibra per misurare i livelli di umidità. Usando una lunghezza di fibra di pochi centimetri, siamo già riusciti ad aumentare l'attenuazione della luce trasmessa nella fibra di molti ordini di grandezza", afferma Ari Hokkanen, ricercatore del VTT. Per lo stesso motivo, però, è difficile immaginare un uso estensivo del legno per le fibre ottiche usate per le telecomunicazioni: in questo caso, infatti, è essenziale che la fibra sia totalmente resistente agli agenti atmosferici (acqua ed umidità comprese) perché le sue prestazioni rimangano costanti nel tempo.
