Negli ultimi anni, la tecnologia di imaging ha fatto passi da gigante, con sensori ottici ad alta velocità capaci di catturare più di due milioni di fotogrammi al secondo e fotocamere compatte senza lenti in grado di acquisire immagini con un singolo pixel. Tuttavia, una delle sfide più grandi è stata quella di creare sensori che siano allo stesso tempo flessibili e affidabili. I ricercatori dell’Università di Osaka hanno fatto una scoperta rivoluzionaria in questo campo, sviluppando un sensore ottico flessibile che funziona anche quando è accartocciato. Utilizzando fotodetettori a nanotubi di carbonio e tecnologia wireless Bluetooth, questo sensore consente analisi non invasive e promette grandi avanzamenti nell’imaging, nella tecnologia indossabile e nella robotica morbida.
Innovazioni nel design dei sensori
I sensori ottici tradizionali sono costruiti utilizzando semiconduttori inorganici e materiali ferroelettrici, il che li rende rigidi e incapaci di piegarsi. Per superare questo problema, i ricercatori hanno esplorato un nuovo metodo per rilevare la luce. Invece dei tradizionali sensori di luce, hanno utilizzato una serie di minuscoli fotodetettori a nanotubi di carbonio stampati su un substrato polimerico ultra-sottile (meno di 5 μm). Quando esposti alla luce, i nanotubi di carbonio si riscaldano, creando un gradiente termico che genera un segnale di tensione. L’aggiunta di carrier chimici durante la stampa aumenta ulteriormente la loro sensibilità. Utilizzando questi nanotubi, è possibile misurare la luce visibile così come la luce infrarossa, come quella relativa al calore o alle molecole.
Integrazione della tecnologia wireless
Insieme ai sensori a nanotubi di carbonio, sul substrato polimerico vengono stampati anche transistor organici per organizzare i segnali di tensione in un segnale di immagine. Per leggere questo segnale, non è necessario che un computer sia fisicamente connesso tramite cavi al sensore. Al contrario, viene utilizzato un modulo wireless Bluetooth. “Grazie a questo sistema wireless, il nostro sensore può essere attaccato a oggetti morbidi e curvi per analizzare le loro superfici o interni senza danneggiarli”, afferma Teppei Araki, autore senior dello studio.
Potenziali applicazioni e risultati dei test
I ricercatori hanno costruito un prototipo del sensore ottico a foglio e hanno testato la sua capacità di rilevare il calore proveniente da oggetti come dita umane o fili, così come il glucosio che scorre attraverso i tubi. Hanno scoperto che il sensore ottico ha un’alta sensibilità su un’ampia gamma di lunghezze d’onda. Inoltre, a temperatura ambiente e in condizioni atmosferiche, i test hanno dimostrato che ha un’elevata resistenza alla piegatura e funziona anche dopo essere stato accartocciato.
Un sistema di misurazione wireless unico
I vantaggi unici di questo sistema di misurazione wireless e del sensore ottico a foglio porteranno a nuovi e più semplici modi per eseguire molte attività, come valutare la qualità di un liquido senza doverne prelevare un campione. I ricercatori ritengono che abbia grandi promesse in molte applicazioni, come l’imaging non distruttivo, i dispositivi indossabili e la robotica morbida.
