Il micro sensore di nuova generazione che controlla le radiazioni ionizzanti

Flessibile, wireless e senza batteria. È il sensore di nuova generazione – un dosimetro – messo a punto da un gruppo internazionale di ricerca che coinvolge l’Università di Bologna, la Nuova Università di Lisbona e la società francese Tagsys Rfid.

RADIAZIONI SOTTO CONTROLLO
Il dosimetro è un sensore in grado di misurare i livelli di radiazioni ionizzanti – ad esempio i raggi X o i raggi gamma – presenti in un ambiente. Essendo in grado di alterare la struttura delle molecole e degli atomi, le radiazioni di questo tipo possono rivelarsi particolarmente pericolose sia per la nostra salute che per il funzionamento di strumenti e dispositivi elettronici. Per questo è molto importante avere la possibilità di monitorarle e tenerle sotto controllo: si parla di contesti come strutture mediche di radioterapia, missioni spaziali, gestione delle scorie nucleari, esperimenti di fisica delle alte energie.

I dosimetri che oggi vengono utilizzati a questo scopo sono però apparecchi particolarmente costosi ed ingombranti, cosa che può rendere complicato o limitare la capacità di monitoraggio degli ambienti a rischio.

PICCOLI, SENZA CAVI E SENZA BATTERIA
Il nuovo studio, pubblicato su Science Advances, mostra la possibilità di realizzare dosimetri di nuova generazione: piccoli, senza cavi e privi di batteria. Il segreto è l’indio gallico zinco ossido, un semiconduttore di nuova generazione, sottile e flessibile, che associato con un isolante elettrico (dielettrico) capace di assorbire le radiazioni ionizzanti, compone la base della nuova tecnologia. I ricercatori l’hanno chiamata ROXFET: Radiation Sensitive Oxide Field Effect Transistor.

“Questi risultati – spiega Beatrice Fraboni, docente Unibo che ha coordinato lo studio – aprono la strada per la nascita di una nuova generazione di dosimetri microelettronici, flessibili, attivi in tempo reale e a bassissimo consumo”.

I ricercatori, infatti, sono anche riusciti ad integrare la tecnologia ROXFET all’interno di un sistema RFID: una piccola etichetta elettronica che dialoga, scambiando informazioni, con un apposito lettore. Poiché il meccanismo di controllo delle radiazioni è estremamente efficiente dal punto di vista energetico, l’energia trasmessa dal segnale a radiofrequenza utilizzato dal sistema RFID è sufficiente per animare il dosimetro.

“In questo modo – commenta Tobias Cramer, ricercatore Unibo e primo autore dello studio – sarà possibile realizzare monitoraggi continui e non invasivi dei livelli di radiazioni ionizzanti, particolarmente utili ad esempio nei centri medici durante le sessioni di radioterapia o nel corso delle missioni spaziali”.

I protagonisti dello studio
Lo studio è stato realizzato da studiosi del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna, del Dipartimento di Scienza dei Materiali della Nuova Università di Lisbona e della società Tagsys Rfid.

I risultati sono stati pubblicati su Science Advances con il titolo “Passive radiofrequency x-ray dosimeter tag based on flexible radiation-sensitive oxide field-effect transistor”.