La sfida del progetto OXiNEMS: sviluppare sensori NEMS ultrasensibili in grado di misurare campi magnetici debolissimi come quelli generati dall’attività cerebrale umana
L’Istituto Superconduttori, materiali innovativi e dispositivi (Spin) del Consiglio nazionale delle ricerche di Genova è coordinatore del progetto ‘OXiNEMS’, finanziato per i prossimi quattro anni dall’Agenzia esecutiva per la ricerca della Commissione europea nell’ambito del bando FET-Open.
Al progetto sono stati assegnati 3 milioni di euro per lo sviluppo di nuova classe di sensori meccanici di dimensione ‘nano’ a base di ossidi di metalli di transizione, una classe di composti multifunzionali caratterizzati da un’ampia varietà di proprietà fisiche.
“L’attuale tecnologia dei sensori microelettromeccanici (MEMS) è basata principalmente sul silicio e sui materiali e tecnologie ad esso collegati. La sfida di ‘OXiNEMS’ è quella di realizzare dispositivi e sensori MEMS basati su ossidi multifunzionali integrati in un’unica struttura, così da arricchire lo spettro delle applicazioni in diverse aree tecnologiche, e di ridurne le dimensioni su scala nanometrica (NEMS) al fine di aumentarne la sensibilità”, spiega il coordinatore del progetto Luca Pellegrino (Cnr-Spin).
“L’obiettivo della ricerca è lo sviluppo di sensori NEMS ‘ultrasensibili’, in grado di misurare campi magnetici debolissimi, dell’ordine delle decine di femtotesla, come quelli generati dall’attività cerebrale umana. Rispetto ai sensori SQUID (Superconducting QUantum Interference Devices) impiegati universalmente nei sistemi magnetoencefalografici (MEG) per misurare il funzionamento del cervello umano, i dispositivi di OXiNEMS saranno molto più robusti ai campi magnetici applicati, consentendo lo sviluppo di nuovi approcci per lo studio dell’attività cerebrale”.
“Grazie a questi dispositivi sarà possibile un’effettiva integrazione della MEG con altre tecniche di imaging come la risonanza magnetica a campi ultra-bassi, ma soprattutto con altre tecniche tradizionalmente non compatibili con la MEG come la Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS)”, dichiara Stefania Della Penna, esperta di strumentazione e metodi di analisi MEG e responsabile del gruppo di ricerca dell’Università G. d’Annunzio di Chieti-Pescara, parte del consorzio. “OXiNEMS permetterà lo sviluppo di una nuova generazione di sistemi in grado di registrare l’attività e la connettività cerebrale con alte risoluzioni spaziale e temporale, con un grande impatto nel campo delle neuroscienze cliniche e di base”.
Il consorzio del progetto, coordinato dal ricercatore Luca Pellegrino (Cnr-Spin), è composto da quattro gruppi di ricerca europei: per l’Italia partecipano, l’Università G. d’Annunzio di Chieti-Pescara e l’azienda META Group, mentre gli altri partner sono la Chalmers University of Technology (Svezia), l’Università di Amburgo (Germania), e l’azienda olandese Quantified Air B. V. Il gruppo Cnr è composto da ricercatori di Cnr-Spin di Genova e membri associati del Dipartimento di fisica dell’Università di Genova e dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie (Cnr-Ifn) con un gruppo operativo al Polifab, la facility di micro e nanofabbricazione del Politecnico di Milano. Il finanziamento della Commissione europea permetterà l’assunzione di diversi ricercatori post-dottorato e studenti di dottorato.
‘OXiNEMS’ si inserisce in un filone pionieristico di ricerca iniziato dieci anni fa dal gruppo genovese sui dispositivi micromeccanici con ossidi, che ha prodotto, tra l’altro, collaborazioni internazionali tra le quali un accordo bilaterale di cooperazione scientifica Cnr-JSPS (Giappone) e un progetto segnalato come ‘di grande rilevanza’ Italia-Giappone, finanziato dal Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale (http://www.vo2actuators.spin.cnr.it/).