Immaginate un dispositivo piccolo come un microchip, ma con la “vista” di un intero laboratorio di analisi. È questa la promessa che arriva da una ricerca internazionale d’eccellenza che vede protagonista l’asse pugliese tra Università e Politecnico di Bari, in collaborazione con le università cinesi di Shanxi e Jinan.
Lo studio, recentemente pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Communications, segna un punto di svolta nella fotonica integrata, aprendo scenari che spaziano dalla prevenzione dei disastri industriali alla medicina di precisione.
La tecnologia: il potere del Niobato di Litio
Il cuore pulsante di questa innovazione è una piattaforma di sensing “on-chip” realizzata in niobato di litio. Si tratta di un materiale estremamente versatile, capace di far convivere elettronica e fotonica (la scienza che studia la gestione dei fotoni, ovvero la luce) in dimensioni microscopiche.
Grazie a questa architettura, i ricercatori sono riusciti a creare un sensore capace di:
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Multifunzionalità: rilevare simultaneamente diverse specie chimiche.
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Sensibilità estrema: identificare tracce infinitesimali di gas o sostanze critiche.
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Scalabilità: essere prodotto su larga scala con processi industriali standard, facilitando l’integrazione in sistemi IoT (Internet delle Cose).
Infrastrutture e ambiente: un “naso” hi-tech contro le fughe di gas
Le applicazioni più immediate riguardano la protezione delle infrastrutture strategiche. In un mondo che punta sulla transizione energetica, monitorare in tempo reale reti di distribuzione, raffinerie e impianti chimici è vitale.
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Questi micro-sensori possono essere disseminati lungo le reti per creare una maglia di sorveglianza continua, capace di segnalare una fuga di gas o un’anomalia ambientale molto prima che diventi un pericolo per i lavoratori o per la popolazione.
Medicina: la diagnosi passa dal respiro
Ma la portata della ricerca travalica i confini dell’industria. Nelle life sciences, questa tecnologia abilita la creazione di dispositivi portatili per la diagnostica precoce.
In futuro, potrebbe bastare un semplice test del respiro effettuato su un dispositivo “point-of-care” (ovvero direttamente al letto del paziente o in farmacia) per individuare marker di malattie gravi, grazie all’altissima selettività del chip fotonico.
«Questa tecnologia dimostra come la fotonica integrata possa offrire soluzioni compatte e ad altissime prestazioni», spiegano i professori Vincenzo Spagnolo, Pietro Patimisco e Angelo Sampaolo del Dipartimento di Fisica di UniBa e PoliBa. «Il passaggio ai sensori multiparametrici su chip è un passo decisivo verso sistemi di monitoraggio affidabili, fondamentali per la sicurezza globale e la transizione energetica».
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