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  • Un nano-transistor valuta la tua salute attraverso il sudore

    Attestazione:EPFL/Jamani Caillet

    Realizzato con transistor al silicio all'avanguardia, un sensore a bassissima potenza consente la scansione in tempo reale del contenuto di liquidi come il sudore. Compatibile con elettronica avanzata, questa tecnologia vanta una precisione eccezionale, sufficiente per produrre sensori mobili che monitorano la salute.

    Immagina che sia possibile, attraverso un minuscolo timbro elettronico adesivo attaccato al braccio, conoscere in tempo reale il proprio livello di idratazione, stress o stanchezza durante la corsa. Un nuovo sensore sviluppato presso il Nanoelectronic Devices Laboratory (Nanolab) dell'EPFL è il primo passo verso questa applicazione. "L'equilibrio ionico nel sudore di una persona potrebbe fornire informazioni significative sul suo stato di salute, "dice Adrian Ionescu, direttore di Nanolab. "La nostra tecnologia rileva la presenza di particelle cariche elementari in concentrazioni ultra-piccole come ioni e protoni, che riflette non solo l'equilibrio del pH del sudore, ma anche l'idratazione più complessa degli stati di fatica. Con una funzionalizzazione adattata posso anche tracciare diversi tipi di proteine".

    Un chip due in uno

    Pubblicato sulla rivista ACS Nano , il dispositivo è basato su transistor paragonabili a quelli utilizzati dall'azienda Intel nei microprocessori avanzati. Sul transistor "FinFET" allo stato dell'arte, i ricercatori hanno fissato un canale microfluidico attraverso il quale scorre il fluido da analizzare. Quando le molecole passano, la loro carica elettrica disturba il sensore, che permette di dedurre la composizione del fluido.

    Il nuovo dispositivo non ospita solo sensori, ma anche transistor e circuiti che consentono l'amplificazione dei segnali – un'innovazione significativa. L'impresa si basa su un design a strati che isola la parte elettronica dalla sostanza liquida. "Di solito è necessario utilizzare separatamente un sensore per il rilevamento e un circuito per il calcolo e l'amplificazione del segnale, "dice Sara Rigante, autore principale della pubblicazione. "Nel nostro chip, sensori e circuiti sono nello stesso dispositivo, il che lo rende un "circuito integrato di rilevamento". Questa vicinanza garantisce che il segnale non venga disturbato o alterato. Possiamo così ottenere misurazioni estremamente stabili e accurate."

    Ma non è tutto. A causa delle dimensioni dei transistor - 20 nanometri, che è da cento a mille volte più piccolo dello spessore di un capello:è possibile posizionare un'intera rete di sensori su un chip, con ogni sensore che localizza una particella diversa. "Potremmo anche rilevare il calcio, sodio o potassio nel sudore, " elabora il ricercatore.

    Un sensore dalla stabilità eccezionale

    La tecnologia sviluppata all'EPFL si distingue dai suoi concorrenti perché è estremamente stabile, compatibile con l'elettronica esistente (CMOS), bassissima potenza e facile da riprodurre in un'ampia gamma di sensori. "Nel campo dei biosensori, la ricerca sulle nanotecnologie è intensa, in particolare per quanto riguarda i nanofili e i nanotubi di silicio. Ma queste tecnologie sono spesso instabili e quindi inutilizzabili per ora in applicazioni industriali, " dice Ionescu. "Nel caso del nostro sensore, siamo partiti da estremamente potente, tecnologia avanzata e l'ha adattata per il rilevamento della necessità in configurazioni FinFET liquid-gate. La precisione dell'elettronica è tale che è facile clonare il nostro dispositivo a milioni con caratteristiche identiche."

    Inoltre, la tecnologia non è ad alta intensità energetica. "Potremmo sfamare 10, 000 sensori con una singola cella solare, " Afferma il professor Ionescu.

    Scegliere la giusta tecnologia e la giusta architettura

    Finora, le prove sono state effettuate facendo circolare il liquido con una minuscola pompa. I ricercatori stanno attualmente lavorando su un mezzo per aspirare il sudore nel tubo microfluidico tramite l'assorbimento. Ciò eliminerebbe il piccolo "cerotto" di analisi della necessità di una pompa collegata.


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