Sensoristica

La sensoristica riveste un ruolo essenziale in numerosi settori di interesse per Internet of Things, dalla domotica all’automotive, all’ingegneria biomedica al settore food e packaging o ancora all’agricoltura di precisione. La Fisica della materia contribuisce alla comprensione dei fenomeni microscopici alla base del meccanismo di rivelazione e svela le interazioni che accadono all’interfaccia tra il materiale sensibile e l’ambiente circostante. La lunga esperienza del gruppo nella fisica dei materiali e la consolidata esperienza nel controllare la loro morfologia e le loro dimensioni, ha permesso di sviluppare nanostrutture innovative applicate in semplici dispositivi dimostrativi molto performanti.

Sensori Elettrochimici

Docenti: S. Boscarino, E. Bruno, M.G. Grimaldi, S. Mirabella, F. Priolo, F. Ruffino, A. Scandurra
Le tecniche di sensing elettrochimico sono molto versatili e allo stesso tempo a consumo energetico ridotto. Tali tecniche, combinate con l’utilizzo di elettrodi nanostrutturati di ossidi di emtalli di transizione (come ZnO, NiO, CuO, WO3) realizzati con laser ablation in liquido (PLAL) o con metodi low-cost come le sintesi da bagno chimico e idrotermale, permettono di ottenere sensori estremamente competitivi e a basso impatto ambientale per applicazioni sia in campo biomedico (sensori di glucosio, di pH o di DNA) che ambientale (per esempio sensori di metalli pesanti). Particolare rilevanza è data allo studio e allo sviluppo di materiali nanostrutturati combinati (ad esempio cluster bi- o trimetallici) dalle proprietà moto rilevanti per la catalisi.

Sensori di Gas

Docenti: E. Bruno, S. Mirabella, F. Priolo, F. Ruffino, M.C. Spadaro
I sensori di gas sono utilizzati in settori che vanno dal controllo della qualità dell’aria al controllo della freschezza dei cibi alla diagnosi di malattie. In particolare i sensori chemoresistivi, realizzati principalmente con ossidi metallici semiconduttori (ZnO, WO3, CuO…) nanostrutturati, ottenuti sia con tecniche low-cost come le sintesi da bagno chimico e idrotermica sia con laser ablation in liquido, sono caratterizzati da altissima sensibilità verso una larghissima classe di gas e vapori (come NO, CO, H2, NO2, ecc.), sono molto compatti ed economici e richiedono pochissima manutenzione. Alcune di queste attività traggono vantaggio di studi mediante microscopia elettronica in trasmissione per ottenere informazioni riguardo il loro arrangiamento atomico, struttura e composizione con risoluzione atomica grazie ad un accordo di collaborazione con l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) in Catalonia (Spagna).

Sensori ottici per applicazioni biomediche

Docenti: M.R. Chiechio, M. J. Lo Faro, P. Musumeci, F. Priolo
I sensori ottici basano il loro funzionamento sulla conversione di raggi luminosi in un segnale elettronico. Essi possono essere utilizzati in molti ambiti che vanno dal semplice rilevamento di una distanza al sensing di materiali biologici permettendo misure versatili, rapide, non distruttive e con elevata sensibilità. La combinazione dell’esperienza nella fotonica basata sul silicio e della capacità di realizzare tali materiali in forma nanostrutturate ha permesso di ottenere risultati all’avanguardia. Recentemente le proprietà quantistiche di fluorescenza di nanoclusters ultrascalati di oro sono state utilizzate per produrre un sensore ottico ultrasensibile e selettivo per la rilevazione di sequenze di DNA raggiungendo un LOD attomolare. Questo tipo di sistemi trovano applicazione, anche, nella sensoristica quantistica con applicazioni nella diagnostica avanzata.

Sensori per elettronica su tessuti

Docenti: F. Torrisi
Sensori integrati nei tessuti capaci di effettuare un monitoraggio dei parametri corporei, del movimento o una protezione dell’utente dal caldo e dal freddo sono estremamente importanti nel campo del monitoraggio sanitario e della protezione sui luoghi di lavoro. Il gruppo di ricerca ha sviluppato una piattaforma all’avanguardia di sensori di movimento, termici e biochimici stampabili sui tessuti ed integrabili con le fibre tessili a base di materiali bidimensinali e polimeri semiconduttori biocompatibili.

 

Micro e nanorobot intelligenti

 Docenti: M. Urso, S. Mirabella

I micro e nanorobot sono una nuova frontiera della sensoristica  avanzata: possono interagire con l’ambiente circostante, rilevare  stimoli fisici o chimici, come luce, campi magnetici, o specifiche  molecole, e trasformarli in  energia per muoversi e attivare funzioni sofisticate. Realizzati con materiali responsivi e tecniche bottom-up ispirate alla natura, presentano strutture adattative e multifunzionali. La cooperazione in sciami ne potenzia la  capacità di esplorare, diagnosticare e intervenire in ambienti complessi. Le applicazioni spaziano dalla medicina al monitoraggio ambientale.