Tecnologie

B-ME ha sviluppato il primo elettrodo composito termoplastico, a base di poliesteri bio-derivati e bio-degradabili e nanofibre di carbonio. È metal-free, elettricamente conduttivo e con buone proprietà termo-meccaniche, una sfidante combinazione di tre caratteristiche in un singolo prodotto. Al meglio della nostra conoscenza, analoghi elettrodi-film bioderivati termoplastici non sono stati prodotti o resi disponibili in commercio fino ad ora.

I dispositivi di rilevazione della presenza di molecole d’interesse (analiti) hanno goduto di un rinnovato slancio per l’introduzione di elementi biologici (biosensori). La loro elevata specificità è utilizzata in svariati campi, dal monitoraggio ambientale e la bio-medicina fino alla tutela e la promozione dei prodotti agroalimentari. Tuttavia, l’alto costo di produzione e la poca compatibilità a campionamenti di massa (high-throughput) talvolta ne limitano l’utilizzo.

La drammatica emergenza sanitaria mondiale per la pandemia dovuta al SARS-CoV-2 richiede nuovi dispositivi diagnostici, in grado di identificare la presenza del virus nei campioni biologici dei pazienti. In tale direzione, lo sviluppo di un test innovativo a basso costo, che fornisca l’esito entro pochi minuti, riproducibile e che possa rivelare la presenza diretta anche di poche particelle virali, sarebbe di fondamentale importanza per il monitoraggio e il contenimento della pandemia.

Abbiamo sviluppato un composito ibrido organico-inorganico costituito da una 2D-perovskite (2D-PVK) e un copolimero. A temperatura ambiente il composito è altamente trasparente nella regione visibile con trasmittanza > 90%. A temperature più elevate, il movimento delle catene polimeriche rilascia i precursori della PVK, consentendone la formazione, che si traduce in un film colorato. Il colore cambia in base al valore 'n' della PVK. La PVK con n=1 inizia a colorare a 70°C, raggiungendo un ∆Tmax = 91,5% a 510 nm.

Il dispositivo descritto riguarda un sistema di imaging, programmabile e autonomo per l'acquisizione e l'elaborazione di immagini di soggetti con dimensioni superiori ad un 1 cm (es. Zooplancton gelatinoso, pesci, rifiuti, manufatti), presenti sul fondale marino oppure lungo la colonna d'acqua, in acque profonde oppure costiere. Il dispositivo è in grado di riconoscere e classificare il contenuto dell'immagine acquisite attraverso algoritmi di riconoscimento e classificazione di immagini.

Presso il laboratorio VisLab di IMM è presente un micro-spettroscopio Raman di ultima generazione in grado di effettuare misure vibrazionali ad alta risoluzione spaziale e spettrale, a temperatura controllata e in fast-imaging, per raccogliere informazioni e mappature chimico-fisiche sui campioni senza necessità di preparazione e alterazione degli stessi, dunque per studi non distruttivi e in condizioni di operatività dei sistemi.

L’infrastruttura NanoMicroFab consente di supportare le aziende operanti nell’ambito della micro e nanoelettronica attraverso la fornitura di materiali, lo sviluppo di processi e dispositivi, la progettazione e la caratterizzazione di materiali e dispositivi.

La piattaforma permette l’utilizzo di una rete di sensori con nodi sparsi su campi coltivati o nell’ambiente per il monitoraggio di parametri della pianta e/o di fattori ambientali vari. L'architettura prevede dei nodi LoRa per la comunicazione a medio raggio interfacciati con un centro stella NB-IoT per la comunicazione a lungo raggio. La piattaforma include un server web e un database MySQL per la memorizzazione e la consultazione dei dati. L'architettura della rete è scalabile, consentendo di adattarsi alla dimensione del territorio da monitorare.

La tecnologia proposta si basa sul concetto di Power-Over-Fibre (PoF), che prevede la trasmissione di dati e potenza su una fibra ottica. Questa tecnologia è adatta per le applicazioni in cui il tradizionale cablaggio in rame è poco pratico o indesiderabile. Questo è il caso dei pantografi, dove esiste una grande differenza di potenziale tra la catenaria e la terra, e quindi qualsiasi contatto elettrico deve essere evitato per motivi di sicurezza. Inoltre, i pantografi operano in un ambiente con interferenze elettromagnetiche (EMI) molto elevate.

Proponiamo un sistema di spettroscopia innovativo compatto operante nell’ UV. L’ attuale versione, per gas, presenta una camera ottica tubolare in alluminio (lunghezza regolabile, attualmente pari a 20 cm), un LED UV economico commerciale; un rivelatore UV in SiC progettato e prodotto presso il CNR-IMM. Il team ha sviluppato la catena elettronica per la lettura remota wireless in tempo reale in grado di leggere correnti al pA, pur utilizzando componenti e tecnologie costruttive economiche.

Il monitoraggio ambientale è un campo in rapida crescita, sia in ambito accademico che industriale. L'uso dei wearable per il monitoraggio ambientale è una tecnica promettente, in quanto consente di raccogliere dati in modo continuo e completo. Il principale problema nell'utilizzo dei wearable per il monitoraggio ambientale è rappresentato dalle dimensioni e peso del sistema, nonché dall'elevato grado di specializzazione necessario per lo sviluppo di un dispositivo completo e funzionante.