Pronto il primo body scanner basato sulla fisica quantistica

E’ pronto il primo scanner basato sulle leggi della fisica quantistica, in grado di penetrare attraverso pelle, carta e tessuti per rilevare la presenza di esplosivi, ma può essere utilizzato anche controlli di qualità e per la diagnosi di malattie della pelle. Descritto sulla rivista Advanced Materials, è il frutto della collaborazione internazionale guidata dai fisici Antonio Politano, dell’Università degli Studi dell’Aquila, e Lin Wang dell’Accademia Cinese delle Scienze di Shanghai.

La tecnologia alla base dei nuovi scanner si basa su una nuova generazione di fotorivelatori che funzionano nella lunghezza d’onda dei Terahertz, la regione dello spettro elettromagnetico che si trova tra le frequenze delle microonde e quelle dell'infrarosso e di grande interesse per le applicazioni nei campi della diagnostica per immagini, i body scanner per la sicurezza negli aeroporti e la comunicazione wireless ad alta velocità. Con una frequenza milioni di volte inferiore rispetto ai raggi X, le onde Terahertz non hanno abbastanza energia per causare danni al Dna delle cellule. I fotorivelatori convertono le onde luminose a frequenza Terahertz in segnali elettrici che possono essere facilmente rilevati e analizzati.

Un’altra novità è che utilizzano materiali dalle proprietà quantistiche, chiamati “semimetalli topologici”, come il ditellururo di cobalto, che hanno elettroni possono raggiungere velocità vicine a quella della luce e molto più efficienti nel combinare funzioni diverse rispetto ai materiali utilizzati finora. Riescono infatti ad assorbire la radiazione Terahertz, a emettere elettroni e a generare una corrente elettrica proporzionale alla radiazione incidente. “Queste proprietà sono difficili da trovare in un unico materiale, il che rende la creazione di un fotorivelatore Terahertz efficiente un processo molto complesso”, osserva Politano.

“Il prototipo si basa su un fenomeno quantistico innovativo che si manifesta nei semimetalli topologici, chiamato ‘effetto Hall nonlineare’, che implica una deviazione dei loro elettroni di conduzione in presenza di un campo magnetico, ma con caratteristiche diverse rispetto all'effetto Hall comunemente osservato nel caso di semiconduttori o metalli”, dice ancora Politano. Nel caso dell'effetto Hall nonlineare, la deviazione non è proporzionale all'aumentare del campo magnetico. “Grazie a questi risultati – conclude - l’era dei body scanner innovativi basati sulle proprietà quantistiche dei materiali è appena iniziata, con prospettive tecnologiche di enorme impatto sociale ed economico”.