Metamateriali flessibili e indossabili

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I metamateriali sono mezzi artificiali provvisti di strutture periodiche che esibiscono proprietà uniche quando interagiscono con onde elettromagnetiche rispetto ai mezzi naturali. I metamateriali, che offrono opportunità di applicazione interessanti in tutto lo spettro elettromagnetico, si rivelano cruciali alle frequenze del Terahertz (THz). La radiazione THz si colloca nello spettro delle onde elettromagnetiche tra le microonde e l’infrarosso, dunque invisibile all’occhio umano, e risulta essere la nuova frontiera di ricerca e di applicazioni tecnologiche in svariati settori che vanno dall’astronomia allo studio dei beni culturali.

La natura non ionizzante della radiazione THz consente, inoltre, applicazioni avanzate nella scienza dei materiali e nella diagnostica medica, consentendo di identificare diverse sostanze, ad esempio cellule tumorali, attraverso i loro specifici pattern di assorbimento.

Lo sviluppo di metamateriali assorbitori alle frequenze elettromagnetiche del THz rappresenta una fertile e interessante area di ricerca poichè è difficile trovare materiali naturali con elevati assorbimenti in bande spettrali strette e facilmente integrabili in dispositivi su tecnologia planare.

Inoltre, la possibilità di creare prototipi potenzialmente flessibili ed indossabili, apre questo filone di ricerca a svariate nuove applicazioni in campo medico, aerospaziale e della sicurezza.

Da una collaborazione tra due team del Cnr appartenenti all’Istituto per la microelettronica e microsistemi (Imm) e all’Istituto dei sistemi complessi (Isc) di Roma, guidati rispettivamente da Luca Maiolo e Mauro Missori, e il gruppo di ricerca coordinato da Fabrizio Frezza del Dipartimento di ingegneria dell’informazione, elettronica e telecomunicazioni dell’Università Sapienza composto da Maria Denise Astorino, Andrea Veroli, Marco Muzi e Nicola Tedeschi, nasce un dispositivo a forte assorbimento nel campo THz, ultra-leggero, ultra-sottile, biocompatibile, facile da fabbricare e potenzialmente arrotolabile ed indossabile.

L’istituto Imm-Cnr ha realizzato il dispositivo con un nuovo processo di fabbricazione di substrati ultra-sottili che possono essere facilmente attaccati e staccati dal loro supporto rigido sfruttando particolari trattamenti chimici della superficie come nel caso di un adesivo. La verifica delle peculiari prestazioni del metamateriale è stata resa possibile grazie ad un innovativo sistema per spettroscopia THz nel dominio del tempo (THz-TDS) messo a punto dal team dell’Isc-Cnr grazie anche alla collaborazione di Renato Fastampa del Dipartimento di fisica dell’Università Sapienza. Ciò ha consentito di eseguire la verifica delle prestazioni del dispositivo previste in fase di progetto con una accuratezza mai ottenuta prima d’ora nelle medesime condizioni operative in cui il metamateriale flessibile ed indossabile potrà trovare impiego.

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