Fotorilevatori 3D per imaging biomedico

I ricercatori della Purdue University hanno preso spunto dalla natura per sviluppare fotorilevatori 3D per l'imaging biomedico.

I ricercatori della Purdue hanno utilizzato alcune caratteristiche architettoniche delle ragnatele per sviluppare la tecnologia. Le ragnatele in genere forniscono un'eccellente adattabilità meccanica e tolleranza ai danni contro vari carichi meccanici come le tempeste.

«Abbiamo utilizzato l'esclusivo design frattale di una ragnatela per lo sviluppo di elettronica deformabile e affidabile in grado di interfacciarsi perfettamente con qualsiasi superficie curvilinea 3D», ha affermato Chi Hwan Lee, (1) assistente professore di ingegneria biomedica e ingegneria meccanica della Purdue. «Ad esempio, abbiamo dimostrato una matrice di fotorilevatori emisferici oppure a forma di cupola in grado di rilevare contemporaneamente la direzione e l'intensità della luce incidente, come il sistema di visione di artropodi come insetti e crostacei».

La tecnologia Purdue utilizza l'architettura strutturale di una ragnatela che mostra uno schema ripetitivo. Questo lavoro è supportato dalla National Science Foundation (NSF; CMMI-1928784) e dall'Air Force Research Laboratory (AFRL; S-114-054-002). È pubblicato su Advanced Materials. (2)

Il dottor Lee ha affermato che questo fornisce capacità uniche per distribuire lo stress indotto dall'esterno attraverso i fili in base al rapporto effettivo tra le dimensioni della spirale e quelle radiali e fornisce una maggiore estensibilità per dissipare meglio la forza sotto allungamento. Egli ha affermato che può anche tollerare piccoli tagli dei fili mantenendo la forza e la funzionalità complessive dell'intera architettura web.

«Le architetture optoelettroniche 3D risultanti sono particolarmente attraenti per i sistemi di fotorilevamento che richiedono un ampio campo visivo e antiriflesso grandangolare, che saranno utili per molti scopi di imaging biomedico e militare», ha detto il dottor Muhammad Ashraful Alam, (3) il professore di Jai N. Gupta di Ingegneria elettrica e informatica.

Alam ha affermato che il lavoro stabilisce una tecnologia di piattaforma in grado di integrare un web design frattale con elettronica e sensori emisferici a livello di sistema, offrendo così diversi eccellenti adattamenti meccanici e tolleranza ai danni contro vari carichi meccanici.

«La tecnica di assemblaggio presentata in questo lavoro consente la distribuzione di elettronica deformabile 2D in architetture 3D, il che può prefigurare nuove opportunità per far avanzare meglio il campo dei dispositivi elettronici e optoelettronici 3D», ha detto Lee.

Informazioni sulla Purdue Research Foundation La Purdue Research Foundation è una fondazione privata senza scopo di lucro creata per promuovere la missione della Purdue University. Fondata nel 1930, la fondazione accetta doni; amministra i trust; finanzia borse di studio e borse di studio; acquista proprietà; protegge la proprietà intellettuale di Purdue; e promuove attività imprenditoriali per conto di Purdue. La fondazione gestisce Purdue Foundry, Purdue Office of Technology Commercialization, Purdue Research Park, Purdue Technology Centers e University Development Office. Nel 2020, l'IPWatchdog Institute ha classificato Purdue al terzo posto a livello nazionale nella creazione di startup e tra i primi 20 brevetti. La fondazione ha ricevuto il premio 2019 assegnato alle università per l'innovazione e la prosperità economica dall'Associazione delle università pubbliche e fondiarie. (4)

Informazioni sulla Purdue University La Purdue University è un importante istituto di ricerca pubblico che sviluppa soluzioni pratiche alle sfide più difficili di oggi. Classificata come la quinta università più innovativa negli Stati Uniti da US News & World Report, Purdue offre ricerche che cambiano il mondo e scoperte fuori dal mondo. Impegnata per l'apprendimento pratico e online, nel mondo reale, Purdue offre a tutti un'istruzione trasformativa. Impegnata in termini di convenienza e accessibilità, Purdue ha congelato le tasse scolastiche e la maggior parte delle tasse ai livelli 2012-13, consentendo a più studenti che mai di laurearsi senza debiti. (5)

Riferimenti:

(1) Chi Hwan Lee

(2) Fractal Web Design of a Hemispherical Photodetector Array with Organic-Dye-Sensitized Graphene Hybrid Composites

(3) Muhammad Ashraful Alam

(4) Purdue Research Foundation - Purdue University

(5) Purdue University

Descrizione foto: Un disegno frattale ispirato a una ragnatela viene utilizzato per il fotorilevamento 3D emisferico per replicare il sistema di visione degli artropodi. - Credit: Sena Huh/Purdue University.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Innovation spins spider web architecture into 3D imaging technology>