I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno sviluppato sensori wireless in grado di rilevare tracce di un ingrediente presente in molti esplosivi. Il dispositivo, che usa nanotubi di carbonio, viene stampato su carta o materiale simile con la tradizionale tecnologia a getto d’inchiostro. Fra i possibili scenari di impiego ci sono i conflitti bellici, la prevenzione domestica e industriale.

Krishna Naishadham, a capo del gruppo di ricercatori, ha spiegato che “il prototipo rappresenta un passo significativo verso la produzione di un sistema integrato wireless per il rilevamento di esplosivi. Incorpora un sensore e un dispositivo di comunicazione all’interno di un piccolo pacchetto a basso costo in grado di funzionare praticamente ovunque“.

I ricercatori del Georgia Institute of Technology

La ricercatrice ha precisato che i sistemi finora in circolazione sfruttano sensori basati su semiconduttori costosi e sulla gas-cromatografia. Rispetto al prototipo sviluppato dal laboratorio statunitense i predecessori consumano più energia, necessitano dell’intervento umano, non funzionano a temperatura ambiente e non sono integrati con dispositivi di comunicazione quali le antenne.

Uno degli aspetti più interessanti del nuovo sistema di rilevamento degli esplosivi è che il componente wireless necessario per comunicare con il sensore è stato stampato su carta fotografica sfruttando una tecnica a getto d’inchiostro messa a punto dal professor Manos Tentzeris della Georgia Tech School.

Si tratta di un sensore fabbricato usando nanotubi di carbonio funzionalizzati (CNT), che “possiede una sensibilità notevolmente più alta dei predecessori verso la concentrazione di ammoniaca”, spesso presente negli esplosivi. Queste strutture cilindriche su scala nanometrica (circa un miliardesimo di metro di diametro) sono trattate con un rivestimento di polimero conduttivo che attira l’ammoniaca.

I componenti del rivoluzionario sistema di rilevazione degli esplosivi

Il trucco per integrare i componenti e i circuiti di comunicazione si nasconde nell’inchiostro stesso, che contiene nanoparticelle di argento in emulsione che possono essere depositate dalla stampante alle basse temperature (circa 100 gradi Celsius).

In seguito a un processo chiamato sonicazione si possono raggiungere la viscosità e l’omogeneità tipiche dell’inchiostro consentendo di fissarlo sulla carta. Il lato positivo di questa soluzione è che “l’ink-jet è una tecnologia a basso costo” ha spiegato Tentzeris. Secondo il professor Tentzeris la sua invenzione “dovrebbe consentire di rilevare tracce di gas pericolosi in ambienti operativi difficili utilizzando dispositivi di stampa a getto d’inchiostro“.

“I nanotubi di carbonio funzionalizzati vengono applicati come una pellicola di rilevamento, con trattamenti specifici per una particolare sostanza. Oltre che per la rilevazione degli esplosivi, infatti, questo stesso strumento può essere utile per rilevare la presenza di sostanze chimiche nocive in ambienti domestici, sanitari e industriali, anche qualora fossero presenti in concentrazione molto bassa”.