Riuscire a sfruttare una particolare banda dello spettro elettromagnetico potrebbe rivoluzionare in un colpo solo biologia, medicina, scienza dei materiali, telecomunicazioni ispezioni di qualità e attività per la sicurezza. Se n’è occupato il progetto Theia finanziato dall’UE, conseguendo risultati notevoli e dando il via a innovative ricerche in tutti i settori.

Per comprendere il potenziale della ricerca, basti sapere che la radiazione Terahertz è una radiazione elettromagnetica che si interpone fra gli infrarossi e le microonde all’interno dello spettro elettromagnetico. Finora è stata poco sfruttata a causa di una serie di ostacoli tecnologici e pratici. Tuttavia, poterla usare sarebbe rivoluzionario perché, come spiega il professore Marco Peccianti, ricercatore principale di Theia e professore di fotonica presso la Sussex University nel Regno Unito, “molti materiali complessi possiedono ‘impronte digitali’ spettrali uniche nello spettro THz. Ciò significa che le radiazioni THz possono essere utilizzate per riconoscere composti molto complessi come polimeri, aminoacidi, proteine, droghe o esplosivi“.

Ad esempio, i panni, i tessuti e molti materiali da imballaggio sono trasparenti per la radiazione Terahrtz. Usandola a scopi di sicurezza simili a quelli per i quali sono attualmente impiegati i raggi X, si potrebbero affinare i controlli di sicurezza degli aeroporti “perché gli scanner basati sulle radiazioni THz aumenterebbero la capacità di riconoscere droghe, esplosivi e altre sostanze illecite, con notevoli benefici sociali ed economici” argomenta Peccianti. Non solo: contrariamente ai raggi X, la radiazione THz non è ionizzante e quindi è da considerarsi per lo più innocua per la salute umana, quindi potrebbe avere implicazioni mediche enormi nello studio di ossa e tessuti.

Finora i tentativi di sfruttare la radiazione Terahertz si sono basati sull’idea di generare un’onda THz e accoppiarla a una guida d’onda usando lenti o componenti ottici simili, che sono molto ingombranti. I ricercatori del progetto Theia invece hanno sviluppato un modo per generare l’onda direttamente all’interno della guida d’onda. Questo metodo ha il vantaggio di fornire il segnale THz solo dove necessario, rimuovendo dal sistema molti elementi ingombranti e costosi. Il professore Peccianti spiega che “potenzialmente questo [approccio] permetterebbe di usare la tecnica in modi che prima sarebbero stati impossibili”, mediante dispositivi più piccoli ed efficienti.

“Quello che stiamo cercando di fare è ridurre le dimensioni dello strumento per la spettroscopia THz in modo da poterla impiegare in diversi campi ingegneristici o per applicazioni mediche. In futuro, si potrebbe avere una penna che appoggiata alla pelle potrebbe diagnosticare una patologia, o una piccola sonda da appoggiare a un muro per verificarne l’integrità“.

Altre possibili applicazioni includono l’analisi della composizione di una vasta gamma di materiali complessi, la creazione di sistemi di imaging per diagnosticare difetti nella produzione. Nella medicina e nella ricerca medica, i sistemi di imaging basati sulla spettroscopia THz possono rilevare differenze nel contenuto di acqua e nella densità di un tessuto, in modo da diagnosticare con procedure meno invasive patologie a carico di alcuni tipi di tessuti molli, come ad esempio il cancro.

Foto: Depositphotos

 

Il lavoro non è terminato perché i ricercatori stanno studiando il modo per migliorare l’efficienza, la velocità e la risoluzione delle loro tecniche di imaging mediante radiazione THz.