CRONACA – Imitare le antenne di una farfalla notturna per creare un sistema ultrasensibile di rilevamento di esplosivi. È quanto è stato realizzato da un gruppo franco-tedesco di ricercatori del Cnrs, equivalente transalpino del nostro Cnr. Costituito da un particolare sensore al silicio, questo dispositivo è capace di rivelare piccolissime concentrazioni di Tnt (che è sì un esplosivo, ma non è dinamite, come spesso si pensa), migliorando sensibilmente la soglia di rivelazione attualmente raggiungibile. Questo concetto innovativo potrebbe servire anche a rilevare droghe, agenti tossici e tracce d’inquinanti organici. I risultati dello studio sono stati pubblicati il 29 maggio sulla rivista tedesca Angewandte Chemie.
Il rilevamento efficace di esplosivi come il Tnt costituisce una sfida difficile in materia di sicurezza: ciò accade perché questi composti sono molto volatili e, per rilevarli a distanza, occorrono dei recettori estremamente sensibili. I sistemi attuali rilevano concentrazioni dell’ordine di una molecola di esplosivo su un miliardo di molecole d’aria, una resa che può essere insufficiente per assicurare, per esempio, la sicurezza di un aeroporto. Ora, numerosi animali hanno un olfatto che può andare ben al di sotto di questa soglia: tra questi, il Bombyx mori, meglio noto come baco da seta, una farfalla notturna capace di reagire alla ricezione anche soltanto di qualche molecola di feromone. Le sue antenne sono composte di steli di lunghezza vicina al millimetro, su cui si trova un gran numero di sensille, minuscoli fili di dimensioni micrometriche, direttamente collegati ai neuroni sensoriali. È questa struttura che i ricercatori hanno cercato di imitare.
Il sistema che hanno messo a punto è costituito da un sensore in silicio lungo 200 micron e largo 30: questo supporto è stato riprodotto in gran numero e su scala nano, e si è arrivati a un supporto composto di circa 500.000 nanotubi di diossido di titanio, allineati verticalmente. La strutturazione in scala ‘nano’ ha avuto come scopo di moltiplicare di circa un fattore 100 la superficie del sensore, e di aumentare di altrettanto le probabilità di catturare le molecole ricercate. Il congegno è stato quindi testato, allo scopo di rilevare se l’aria contenesse tracce di Tnt e se le molecole dell’esplosivo fossero catturate dal dispositivo. Si è così visto che il sensore possiede una frequenza di risonanza che viene modificata in modo specifico quando assorbe delle molecole di Tnt.
Per testare le prestazioni dello strumento, i ricercatori, guidati da Denis Spitzer, hanno liberato in modo controllato delle quantità molto piccole di Tnt. In questo modo, hanno potuto stabilire la sensibilità del dispositivo, che era di 800 molecole per un milione di miliardi di molecole. Nessuna apparecchiatura attualmente esistente è capace di rivelare concentrazioni così basse di esplosivo, e prestazioni così alte si avvicinano solo a quelle di cani addestrati.
Un lavoro di ricerca e sviluppo è ancora necessario prima di ottenere un apparecchio che sia facilmente utilizzabile a partire dai sensori nanostrutturati. Una delle prossime tappe è fare in modo che il nuovo strumento riesca a riconoscere i tipi di esplosivi assorbiti. I ricercatori sperano di poter adattare la loro invenzione al rilevamento di altri esplosivi, come la pentrite, uno dei maggiori pericoli per la sicurezza in Europa (fu usata nell’attentato mortale al giudice Paolo Borsellino nel 1992). Inoltre, questo metodo potrebbe anche servire a scoprire alcuni tipi di droghe che, come gli esplosivi, siano molto poco volatili; in materia ambientale, potrebbe permettere di misurare bassissime tracce di inquinanti come i composti organici volatili, divenuti un grave problema sanitario.
Crediti immagine: Roberto Cantoni
