Ricerca - BATS-LAB

L’unità di ricerca è coordinata dal Prof. Antonino Fiorillo, docente di Elettronica e di Sensori e Sistemi Elettronici presso l’Università Magna Græcia di Catanzaro. Le linee di ricerca su cui si incentra il lavoro dell’unità riguardano:

Sensori Ferroelettrici ed Applicazioni: Materiali trasduttori di energia meccanica e termica per applicazioni a basse, medie ed alte frequenze ultrasoniche (effetto piezoelettrico) e nell'infrarosso (effetto piroelettrico). Le principali applicazioni riguardano applicazioni in ambito biomedicale, principalmente a carattere bio-inspirato. Una delle applicazioni è volta alla realizzazione di un sistema di eco-localizzazione capace di emulare il “bio-sonar” di alcune categorie di mammiferi dotate di un organo uditivo estremamente evoluto e completo. Tale dispositivo trova applicazione nell’ambito della robotica medica che delle neuroscienze. Nel panorama internazionale, le interfacce neurali sfruttano i principi della neuro-modulazione per ripristinare funzioni sensoriali, motorie o cognitive (“Prosthetics devices”) oppure operano in campo terapeutico su pazienti epilettici resistenti alle cure farmacologiche o affetti dal morbo di Parkinson. In entrambi i casi, la “macchina” è in grado di interagire con l’organo fisiologico in quanto il segnale di comunicazione è anch’esso di natura elettrica.

Inoltre,  sono stati sviluppati sensori termo-elettrici volti al monitoraggio della temperatura all’interno di dispositivi microfluidici e per la valutazione non invasiva di parametri vitali in neonati (ndr monitoraggio dell’apnea neonatale). Per quanto riguarda il primo, esso è realizzato attraverso uno strato sottile è realizzato in polyvinylidene fluoride (PVDF). Come tutti i trasduttori piroelettrici, anche il PVDF è sensibile al tasso di variazione di temperatura piuttosto che alla temperatura stessa, questo conferisce un basso tempo di risposta se confrontato con altri sensori di temperatura tradizionali (es. termocoppie, RTD ecc.), in quanto non è necessario raggiungere lo stato di equilibrio termico prima di effettuare la misura. Sono stati sviluppati due modelli analitici per la caratterizzazione termica della soluzione all’interno del microcanale.

La valutazione non-invasiva di parametri vitali rappresenta una nuova frontiera del monitoraggio della salute del paziente. In particolare, l’apnea della prematurità (AOP) è una patologia che si verifica tipicamente nei neonati prematuri, in assenza di respirazione per più di 20 secondi. Il dispositivo proposto, è un dispositivo basato sulla tecnologia dei circuiti integrati a basso assorbimento di potenza, che sfrutta un sensore piroelettrico. Il dispositivo è di dimensioni estremamente ridotte, il che lo rende adatto ad essere integrato all’interno di cannule nasali pediatriche per applicazioni quotidiane anche di tipo home-based.

Materiali nanoporosi ed Applicazioni: La zeolite è un materiale di origine naturale con struttura cristallina e cavità dalle dimensioni e caratteristiche controllabili chimicamente in fase di sintesi. Attualmente esistono circa 40 tipi di zeolite naturale e più di 150 tipi sintetici prevalentemente utilizzati come catalizzatori e/o setacci molecolari, scambiatori ionici etc.  Tra le varie tecniche per la fabbricazione di strati sottili di zeolite, è stata sviluppata una tecnica di deposizione mediante spin-coating semplice, veloce e con ottimo controllo dello spessore. La ricerca è focalizzata sullo studio delle proprietà iono-elettroniche ed ottiche di strati sottili di zeolite (principalmente LTA), la cui dimensione dei pori e dell’ordine di alcuni Å, depositati a bassa temperatura su wafer di silicio.  Dal punto di vista sperimentale il dispositivo in fase di realizzazione è composto da un substrato di silicio ricoperto da una mescola composta da zeolite ed olio vegetale, il cui spessore attuale è di circa 18 µm. Tale dispositivo, durante le prime analisi sperimentali, si è dimostrato in grado di intrappolare molecole di DNA a singolo filamento ed urea rilevate mediante spettroscopia ad infrarosso.