Piccolo quanto un microchip ma capace di rilevare gas e sostanze critiche con sensibilità paragonabile a strumenti di laboratorio: è il nuovo sensore fotonico miniaturizzato sviluppato da una ricerca internazionale che vede coinvolto il Dipartimento interuniversitario di eccellenza di Fisica dell’Università e del Politecnico di Bari con la Shanxi University e la Jinan University.
Lo studio, pubblicato su Nature Communications, apre nuove avveniristiche prospettive e scenari applicativi: dalla sicurezza industriale, alle infrastrutture strategiche, dalla prevenzione dell’inquinamento e alla diagnostica precoce di malattie.
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La rivoluzione dei sensori on-chip nel monitoraggio dei rischi
Alla base del risultato scientifico c’è una piattaforma di sensing multifunzionale “on-chip” basata su fotonica integrata in niobato di litio, materiale altamente compatibile con l’integrazione elettronica e fotonica e particolarmente adatto alla realizzazione di dispositivi compatti, scalabili e ad alte prestazioni.
L’architettura sviluppata consente il rilevamento simultaneo di più specie chimiche con elevata sensibilità e selettività, rendendo possibile la progettazione di reti diffuse di sensori miniaturizzati destinati al monitoraggio continuo di ambienti complessi e ad alto rischio.
Monitoraggio intelligente e sicurezza nelle infrastrutture critiche
Le applicazioni più immediate interessano la sicurezza delle infrastrutture strategiche e dei poli industriali.
I sensori di nuova generazione sviluppati nell’ambito dello studio possono essere inseriti in reti di monitoraggio capillari per individuare precocemente fughe di gas, sorvegliare raffinerie e controllare le emissioni nei comparti chimico ed energetico.
La scalabilità produttiva e la facilità di integrazione in sistemi embedded e reti IoT rendono la tecnologia pronta per un’adozione industriale su vasta scala.
Il potenziale della piattaforma si estende al monitoraggio ambientale e all’ottimizzazione dei processi produttivi complessi.
Risultano promettenti anche le applicazioni nelle life sciences, con lo sviluppo di strumenti portatili per la diagnostica precoce, l’analisi del respiro e i test point-of-care.
L’integrazione tra fotonica ed elettronica, unita alla compatibilità con gli standard produttivi esistenti, posiziona questa architettura come una soluzione chiave per i mercati della sicurezza globale e della transizione energetica.
“Questa tecnologia dimostra come la fotonica integrata possa offrire soluzioni compatte, scalabili e ad altissime prestazioni per applicazioni di sicurezza industriale, ambientale e biomedicale”, sottolineano i professori Vincenzo Spagnolo, Pietro Patimisco e Angelo Sampaolo del Dipartimento di Fisica di UniBa e PoliBa, tra gli autori dello studio.
“La possibilità di realizzare sensori multiparametrici su chip rappresenta un passo decisivo verso sistemi di monitoraggio distribuiti, continui e affidabili, fondamentali per la sicurezza delle infrastrutture e per la transizione energetica”, aggiungono.
