Metamateriali flessibili e indossabili: la nuova frontiera delle applicazioni biomedicali

(Sapienza) – Le onde elettromagnetiche sono diventate parte della nostra vita quotidiana e coinvolgono molti ambiti dalle telecomunicazioni all’accesso a internet, fino alle applicazioni biomedicali e civili. In questo ambito la nuova frontiera risulta essere la banda di frequenze elettromagnetiche dei Terahertz (THz), collocata nello spettro radio tra le microonde e l’infrarosso, dunque invisibile all’occhio umano ma capace di attraversare diversi materiali, tra cui i tessuti biologici, senza recare danno. Con questo tipo di banda, detta Raggio T, è possibile realizzare applicazioni estremamente interessanti, come i rivelatori non distruttivi per indagini non invasive nei campi della medicina e della sicurezza.

Il gruppo di ricerca del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni della Sapienza, coordinato da Fabrizio Frezza, ha realizzato con la collaborazione del CNR- IMM (Istituto per la Microelettronica e Microsistemi) un dispositivo capace di catturare i raggi T e ne ha successivamente verificato le prestazioni con un innovativo sistema di misura. I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Scientific Reports.

I ricercatori hanno investigato il campo delle onde THz al fine di creare un metamateriale, ovvero un materiale realizzato artificialmente e con proprietà elettromagnetiche singolari e non presenti in natura, in grado di assorbire in parte o totalmente la radiazione elettromagnetica nella banda dei THz. Il metamateriale ideato sarà flessibile e indossabile, caratteristiche che accrescono e ottimizzano le possibilità applicative.

“La nostra sfida”, spiega Fabrizio Frezza, “è stata quella di eseguire le misure necessarie alla verifica delle prestazioni dei metamateriali rispetto alla capacità di catturare e intrappolare le onde elettromagnetiche al loro interno”. A tal scopo il team ha realizzato, in collaborazione con il CNR-ISC (Istituto dei Sistemi Complessi), un innovativo sistema di misura, in grado di eseguire la caratterizzazione del dispositivo con una accuratezza mai ottenuta prima d’ora. “Sfruttando le possibilità offerte dalle nanotecnologie e le conoscenze della scienza dei metamateriali si possono rivoluzionare gli scenari in campo biomedico e security: i raggi T sono in grado di percepire ogni molecola e quindi di rilevare le cellule tumorali, la qualità dei farmaci, ma anche ordigni esplosivi e armi nascoste”.

Riferimenti: Polarization-maintaining reflection-mode THz time-domain spectroscopy of a polyimide based ultra-thin narrow-band metamaterial absorber; Maria Denise Astorino, Renato Fastampa, Fabrizio Frezza, Luca Maiolo, Marco Marrani, Mauro Missori, Marco Muzi, Nicola Tedeschi & Andrea Veroli; Scientific Reports