Le nuove frontiere dello screening al Laboratorio NEST con la radiazione Terahertz

oggetti metalliciControlli di sicurezza, per esempio quella degli aeroporti, oppure rilevazioni sensibili nei processi sulle qualità alimentari e nella farmaceutica. Sono queste alcune delle applicazioni della tecnologia che si basa sui laser a Terahertz, che al Laboratorio NEST di Pisa è studiata da anni. Adesso le potenzialità di questa nuova frontiera dell’innovazione si sono materializzate nella realizzazione di un nano dispositivo che opera da “rivelatore” di onde THz, descritto dalla rivista “APL Materials”. Non visibile dall’occhio umano, avendo lunghezza d’onda maggiore di quella da esso percepibile (spettro visibile), la radiazione Terahertz (1 milione di milioni di oscillazioni al secondo) di questo dispositivo è compresa tra le microonde e l’infrarosso e permette di ottenere una sorta di  «radiografia» alle onde Terahertz in modo sicuro, non invasivo e a basso costo.

Miriam Serena Vitiello, dell’Istituto Nanoscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e della Scuola Normale Superiore ha guidato il gruppo di ricercatori NEST che hanno realizzato il dispositivo. «I nostri rivelatori operano a temperatura ambiente con prestazioni già competitive con le migliori tecnologie disponibili sul mercato, tanto che – spiega Vitiello – stiamo pensando di realizzare uno spin off per l’eventuale commercializzazione. Il Terahertz – sottolinea la ricercatrice – è una regione dello spettro elettromagnetico con importantissime ripercussioni applicative, può penetrare materiali come carta e tessuti normalmente opachi alla luce, ed è una radiazione non invasiva dunque senza rischi per la salute».

Per ottenere una tecnologia sensibile a queste energie i ricercatori hanno “ingegnerizzato” i nano-dispositivi, composti da antenne e transistor ad effetto di campo basati su nanofili a semiconduttore, in configurazione standard, eterostrutturati o tapered. L’antenna è in grado di catturare la radiazione e convogliarla verso il nanofilo. Questi nano-rivelatori operano in accoppiamento con sorgenti di onde Terahertz ad elevatissima efficienza (sviluppate dallo stesso team di ricercatori) che colpiscono l’oggetto o il campione da analizzare: il segnale di ritorno è captato dal nanorivelatore che permette di ottenere le immagini. Le applicazioni sono molteplici, aggiunge l’esperta, oltre ai controlli di sicurezza sui passeggeri, e al monitoraggio di sostanze tossiche, esplosivi o agenti bio-chimici, si possono effettuare controlli di qualità su farmaci e cibi. Perché, aggiunge Vitiello, da come materiali e sostanze gassose interagiscono con la radiazione Terahertz, è possibile ottenere le loro «impronte digitali» e svelarne la composizione.