Scienziati e ingegneri dell'Università di Nottingham hanno costruito i trasduttori a ultrasuoni più piccoli al mondo in grado di generare e rilevare gli ultrasuoni. Questi trasduttori rivoluzionari, che sono ordini di grandezza più piccoli dei sistemi attuali, sono così piccoli che fino a 500 dei più piccoli potrebbero essere posizionati sulla larghezza di un capello umano.
Mentre in una fase iniziale questi dispositivi offrono una miriade di possibilità per l'imaging e la misurazione su scale mille volte più piccole degli ultrasuoni convenzionali. Possono essere fatti così piccoli da poter essere inseriti all'interno delle cellule per eseguire gli ultrasuoni intracellulari. Possono produrre ultrasuoni di una frequenza così elevata che la sua lunghezza d'onda è inferiore a quella della luce visibile. In teoria consentono alle immagini ultrasoniche di acquisire immagini più fini rispetto ai microscopi ottici più potenti.
Il lavoro, da Applied Optics Group nella Divisione Sistemi Elettrici e Ottica è stato ritenuto così potenzialmente innovativo che l'anno scorso è stato premiato con £ 850, 000 sovvenzione della piattaforma quinquennale del Consiglio di ricerca in scienze ingegneristiche e fisiche (EPSRC) per lo sviluppo di tecniche ultrasoniche avanzate. Il team è stato anche sostenuto da un finanziamento aggiuntivo di £ 350, 000 da una sovvenzione EPSRC per sostenere la ricerca aerospaziale.
Matt Clark, del Gruppo Ottica Applicata, ha dichiarato:"Con l'avvento delle nanotecnologie sono necessari strumenti diagnostici più potenti, soprattutto quelli che possono operare in modo non distruttivo e quelli che possono essere utilizzati per accedere alle proprietà meccaniche e chimiche dei campioni a questa scala. Questi nuovi trasduttori sono estremamente entusiasmanti e portano la potenza degli ultrasuoni su scala nanometrica".
I trasduttori ad ultrasuoni sono costituiti da strutture a sandwich oa conchiglia accuratamente progettate per possedere risonanze sia ottiche che ultrasoniche. Quando vengono colpiti da un impulso di luce laser vengono messi a suonare ad alta frequenza che lancia onde ultrasoniche nel campione. Quando vengono eccitati dagli ultrasuoni i trasduttori si deformano leggermente e questo cambia le loro risonanze ottiche che vengono rilevate da un laser.
I dispositivi possono essere costruiti mediante tecniche di micro/nanolitografia simili a quelle utilizzate per i microchip o mediante autoassemblaggio molecolare in cui i trasduttori sono costruiti chimicamente.
Forse l'applicazione più familiare degli ultrasuoni è l'imaging medico, ma è anche ampiamente utilizzata nelle applicazioni ingegneristiche e per il rilevamento chimico. Questi minuscoli trasduttori aprono la possibilità di utilizzare queste tecniche su scale più piccole, per esempio all'interno di celle e su componenti nano-ingegnerizzati.
La dottoressa Clark ha detto:"Immagina l'imaging all'interno delle cellule nello stesso modo in cui l'imaging ultrasonico viene eseguito all'interno dei corpi. In teoria potremmo ottenere una risoluzione più elevata con i nano-ultrasuoni rispetto a quanto puoi con i microscopi ottici e il contrasto sarebbe molto interessante. Inoltre i trasduttori possono essere trasformati in sensori chimici altamente sensibili - i sensori SAW a ultrasuoni sono usati sulla scala normale per i nasi elettronici - questo ti permetterebbe di distribuire sensori chimici nei tessuti o nella vernice - in modo da poter fare la vernice con sensori chimici per rilevare corrosione o esplosivi in esso."
