I ricercatori australiani hanno sviluppato una versione più efficiente di dimensioni molecolari di un sensore elettronico ampiamente utilizzato, in una svolta che potrebbe portare vantaggi ad ampio raggio.
I piezoresistori sono comunemente utilizzati per rilevare le vibrazioni nei dispositivi elettronici e nelle automobili, come negli smartphone per contare i passi e attivare gli airbag nelle auto. Sono utilizzati anche in dispositivi medici come i sensori di pressione impiantati, nonché nell’aviazione e nei viaggi spaziali.
In un’iniziativa nazionale, i ricercatori guidati dal dottor Nadeem Darwish della Curtin University, dal professor Geoffrey Reimers dell’Università di Tecnologia di Sydney, dal professore associato Daniel Kossoff della James Cook University e dal dottor Thomas Fallon dell’Università di Newcastle, hanno sviluppato un piezoresistore di circa 500.000 volte più piccolo della larghezza di un capello.
Il dottor Darwish ha affermato di aver sviluppato una versione più sensibile e miniaturizzata di questo componente elettronico chiave, che converte la forza o la pressione in un segnale elettrico e viene utilizzato in molte applicazioni quotidiane.
“A causa delle sue dimensioni e della sua natura chimica, questo nuovo tipo di piezoresistore aprirà un mondo completamente nuovo di opportunità per sensori chimici e biologici, interfacce uomo-macchina e dispositivi di monitoraggio sanitario”, ha affermato il dott. Darwish.
“Poiché sono a base molecolare, i nostri nuovi sensori possono essere utilizzati per rilevare sostanze chimiche o altre biomolecole come proteine ed enzimi, il che potrebbe rappresentare un punto di svolta per il rilevamento delle malattie”.
Il dottor Fallon ha affermato che il nuovo piezoresistore è costituito da una singola molecola di polivalene che, quando sollecitata meccanicamente, reagisce per formare una nuova molecola con una forma diversa, alterando il flusso di elettricità modificando la resistenza.
“Le diverse forme chimiche sono conosciute come isomeri, e questa è la prima volta che le interazioni tra loro sono state utilizzate per sviluppare resistenze alla cavitazione”, ha affermato il dottor Fallon.
“Siamo stati in grado di modellare le complesse reazioni a catena che si verificano e di comprendere come le singole molecole possono interagire e trasformarsi in tempo reale”.
Il professor Reimers ha affermato che l’importanza di ciò risiede nella capacità di rilevare elettricamente il cambiamento nella forma della molecola del reagente, avanti e indietro, circa una volta ogni millisecondo.
“Rilevare forme molecolari attraverso la loro conduttività elettrica è un concetto completamente nuovo per il rilevamento chimico”, ha affermato il professor Reimers.
Il professore associato Kossov ha affermato che la comprensione della relazione tra forma molecolare e conduttività consentirà di determinare le proprietà di base dei conduttori intermolecolari e legati ai metalli.
“Questa nuova capacità è fondamentale per il futuro sviluppo di tutti i dispositivi elettronici molecolari”, ha affermato il professore associato Kossoff.
L’articolo, pubblicato su Nature Communications, è intitolato “Controllo della resistenza alla compressione in singole molecole attraverso la miscela di polivalene”.
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