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FISICA/ Il micro diapason che “sente” i sussurri delle molecole inquinanti

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Un'immagine del diapason al quarzo  Un'immagine del diapason al quarzo

Ha avuto l’onore della copertina sulla copertina della rivista Applied Physics Letters e la scelta è ampiamente motivata: il sensore fotoacustico messo a punto da ricercatori dell'Istituto nanoscienze (Nano-Cnr) e dell'Istituto di fotonica e nanotecnologie (Ifn-Cnr) del Cnr - il primo che opera nelle frequenze dei Terahertz, riesce a rivelare tracce infinitesimali di gas tossici trasformando luce laser intermittente in suoni che vengono captati da un minuscolo diapason al quarzo. Una tecnica innovativa, che ha già dato ottimi risultati e sta per essere ulteriormente potenziata. Ce ne parla Vincenzo Spagnolo, Istituto di fotonica e nanotecnologie del Cnr e ricercatore presso il Dipartimento Interateneo di Fisica dell'Università e del Politecnico di Bari.

Come siete arrivati a realizzare il sensore fotoacustico? In che linea di ricerca si inserisce?

Il sensore realizzato sfrutta una delle tecniche più sensibili per la rivelazione di tracce gassose. La tecnica sviluppata dal mio gruppo di ricerca, prende invece spunto da un’idea nata nel 2002 presso i laboratori del Prof. Frank K. Tittel e del Prof. Robert Curl, premio Nobel per la chimica, presso la Rice University di Houston (Texas), in cui si sono sostituite celle acustiche e relativi microfoni - tipicamente utilizzati per spettroscopia fotoacustica - con un minuscolo diapason di quarzo, identico a quello presente in ogni orologio a quarzo. Nel sensore sviluppato le onde sonore onde mettono in vibrazione il minuscolo diapason di quarzo in proporzione alla concentrazione di molecole. A partire dal 2009, nell’ambito di progetti di ricerca industriale e progetti PON - aventi come scopo la realizzazione di sensori innovati per gas di scarico di motori diesel, tipo ossidi nitrici (NOx) ecc - mi sono recato per diversi mesi presso i laboratori della Rice, dove ho sviluppato questa tecnica, chiamata “spettroscopia fotoacustica a diapason di quarzo” (acronimo inglese QEPAS). Successivamente ho “portato” questa tecnica in Italia, presso i laboratori del Dipartimento Interateneo di Fisica di Bari, ottenendo risultati eccellenti, come il record mondiale di rivelazione, pari a 1 molecola su 20 miliardi (ovvero 50 parti per trilione) e la prima realizzazione di un sensore QEPAS utilizzante un laser con emissione nel range spettrale dei Terahertz.

Cosa si intende per spettroscopia fotoacustica?

 

 



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