Un innovativo metodo di misurazione a ultrasuoni per trasformare le applicazioni che sfruttano le nuove tecnologie

La tecnologia a ultrasuoni è da decenni ampiamente impiegata in vari campi e applicazioni, che vanno dalla diagnosi e l’immaginografia medica alla navigazione e all’industria automobilistica. Essa potrebbe diventare ancora più potente grazie a un metodo di rilevamento estremamente sensibile sviluppato da una squadra di ricercatori parzialmente sostenuti dal progetto SIRCIW, finanziato dall’UE.

I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Nature Communications». «La sensibilità agli ultrasuoni potenziata e la risoluzione su scala microscopica offerte dalla nostra nuova tecnica di rilevamento acustico presentano prospettive per un’ampia gamma di applicazioni. Ad esempio potrebbero consentire di realizzare migliori immagini spaziali e di ottimizzare la navigazione per i veicoli autonomi e senza pilota» affermano i ricercatori.

Un articolo dell’Università del Queensland in Australia spiega quanto il sensore sia preciso: «La tecnologia è così sensibile che è in grado di rilevare per la prima volta le minuscole forze casuali delle molecole d’aria circostanti».

Citata nello stesso articolo l’autrice principale e responsabile della ricerca la dott.ssa Sahar Basiri-Esfahani afferma che la precisione garantita dalla tecnologia «potrebbe cambiare il modo in cui gli scienziati comprendono la biologia». E chiarisce: «Avremo presto la capacità di ascoltare il suono emesso dai batteri e dalle cellule viventi. Questo potrebbe migliorare sostanzialmente la nostra comprensione del modo in cui questi piccoli sistemi biologici funzionano. Una comprensione più approfondita di questi sistemi biologici potrebbe portare a nuovi trattamenti per cui siamo impazienti di scoprire quali applicazioni future emergeranno».

Misurazioni su nanoscala

Lo stesso articolo evidenzia che i ricercatori dell’Università del Queensland hanno combinato tecniche moderne di nanofabbricazione e nanofotonica «per costruire sensori a ultrasuoni ultra-precisi su chip di silicio». Sempre secondo l’articolo, per nanofabbricazione si intende «la progettazione e la produzione di dispositivi caratterizzati da dimensioni misurabili in nanometri», mentre la nanofotonica, o nano-ottica, è definita come «lo studio su scala nanometrica del comportamento della luce e dell’interazione di oggetti su scala nanometrica con la luce».

L’articolo della rivista evidenzia che l’applicazione di «rilevamento del gas residuo» del nuovo sensore potrebbe «consentire di effettuare misurazioni della respirazione di singoli batteri e cellule, come ad esempio la fotosintesi e lo scambio di gas attraverso la membrana cellulare». Afferma che: «Il nostro sensore potrebbe inoltre trovare un impiego per l’osservazione delle onde acustiche generate dalle vibrazioni su nanoscala associate al metabolismo cellulare». Queste misurazioni «forniscono informazioni su processi molecolari quali i cambiamenti conformazionali», aggiunge. Il sensore potrebbe realizzare le misurazioni «senza contatto fisico e, pertanto, senza perturbare i processi oggetto di osservazione o contaminare il sensore».

Il progetto SIRCIW (Strengthening International Research Capacity in Wales) che ha finanziato lo studio aiuta ricercatori di ogni nazionalità a sviluppare le proprie carriere attraverso programmi di borse di ricerca. «I borsisti riceveranno contratti di lavoro presso la loro università ospitante saranno incoraggiati a trascorre del tempo in diversi settori e beneficeranno di un programma di formazione su misura innovativa» come dichiarato su CORDIS. Il progetto SIRCIW continuerà sino alla fine di agosto 2020.

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progetto SIRCIW