Alcuni animali hanno un superpotere nel senso dell'olfatto. esplorano, interpretare e comprendere il loro mondo con una tale sensibilità che le persone hanno arruolato cani per aiutare a risolvere il crimine e rilevare il cancro nell'alito. Gli scienziati del Georgia Institute of Technology stanno ora indagando sui segreti dietro i super annusatori degli animali per sviluppare un sensore chimico artificiale che potrebbe essere utilizzato per una varietà di compiti, dalla sicurezza alimentare alla sicurezza nazionale.

"Ci siamo rivolti agli animali per capire cosa la natura ha già capito, " ha detto Thomas Spencer, un dottorando nel laboratorio di David Hu alla Georgia Tech. "Stiamo applicando i principi di base che abbiamo appreso su questi meccanismi per progettare un sensore migliore".

Spencer presenterà l'ultimo progetto del gruppo per un naso elettronico che concentra gli odori per un migliore rilevamento chimico alla 71a riunione annuale della divisione di dinamica dei fluidi dell'American Physical Society, che si svolgerà dal 18 al 20 novembre presso il Georgia World Congress Center di Atlanta, Georgia.

Il loro lavoro è iniziato in modo infausto in occasione di un concorso per sviluppare un sensore in grado di identificare diverse varietà di formaggio. Rivolgendosi alla natura per guidare il loro lavoro, sono andati allo zoo di Atlanta per confrontare il modo in cui diversi animali annusano, dai topi agli elefanti.

"Volevamo misurare la frequenza di annusare gli animali quando cercano di identificare una nuova fonte di cibo o qualcosa che li interessa, " disse Spencer.

Dopo aver esaminato i dati, hanno scoperto che la velocità di annusare diminuisce all'aumentare delle dimensioni del corpo; dirlo in un altro modo, i topi annusano più velocemente degli elefanti. Usando le loro scoperte, hanno progettato una pompa personalizzata che oscilla avanti e indietro alla stessa frequenza con cui gli animali annusano. Il design del loro dispositivo sposta il flusso d'aria attorno al sensore chimico in modo più controllato.

"Questi risultati sono importanti perché ci danno un'idea della fisica dello sniffing, " disse Hu, professore associato di ingegneria meccanica e biologia presso la Georgia Tech. "Queste informazioni influenzeranno il modo in cui ingrandiamo le macchine per lo sniffing".

Perché l'odore è invisibile, il team ha utilizzato esperimenti in galleria del vento e simulazioni al computer per analizzare come le particelle di odore si muovevano nell'aria. Inoltre, hanno raccolto informazioni sui sensori in tempo reale per vedere come i composti chimici variano nell'aria nello spazio e nel tempo.

Mentre il team ha inizialmente progettato il naso elettronico per distinguere diverse varietà di formaggio, i principi fondamentali alla base del loro dispositivo potrebbero essere utilizzati in molte applicazioni diverse.

"Questo è ancora uno studio abbastanza nuovo, Spencer ha detto. "La nostra speranza è di ottenere un frammento di quella capacità e replicarla per noi stessi".

Adams Clark si è unito a Spencer e Hu in questo studio. Hanno ricevuto finanziamenti dalla National Science Foundation.