Un dispositivo di imaging più compatto ed economico potrebbe agevolare l’accesso allo screening
Il progetto FLASH, finanziato dall’UE, ha dimostrato come sia possibile progettare un laser funzionante nell’intervallo delle radiazioni Terahertz, che può essere prodotto utilizzando processi e materiali compatibili con quelli utilizzati nella microelettronica basata sul silicio. Quest’ultima costituisce oltre il 98 % del mercato globale dei semiconduttori e ciò rende possibile la produzione in serie. Il dispositivo è un laser a cascata quantica in silicio/germanio estremamente compatto e adattabile. Questa piattaforma THz in silicio/germanio, più economica e pratica, potrebbe rappresentare un punto di svolta per molte applicazioni delle radiazioni THz. Per entrare nel mercato di massa, il costo di una fonte di radiazioni THz dovrebbe essere inferiore a 100 euro, un costo raggiungibile per il nostro dispositivo. «Poiché l’attuale fascia di prezzo è di solito nell’ordine delle migliaia di euro, siamo certi che il nostro dispositivo sarebbe estremamente commerciabile», spiega la coordinatrice del progetto Monica De Seta, che lavora presso il dipartimento di Scienze dell’Università Roma Tre. Un dispositivo del genere, una volta realizzato, amplierebbe le modalità di impiego dello screening basato sulle THz: da una maggiore facilità di accesso in ambito medico a un impiego più ampio nel campo della sicurezza. «Ad esempio, per la formulazione della diagnosi di cancro della pelle è necessario un appuntamento con uno specialista presso un ospedale. Si potrebbe risparmiare una notevole quantità di tempo se fosse possibile ricorrere a una tecnica di diagnostica decentrata sicura e affidabile presso l’ambulatorio in loco del medico di base.» Per essere sostenibili, i sistemi di imaging per il cancro della pelle destinati ai medici di base non dovrebbero avere un costo superiore a 10 000 euro e dovrebbero disporre di una fonte luminosa compatta che emetta 1 milliwatt a temperatura ambiente. «FLASH ha dimostrato che il dispositivo che abbiamo progettato è in grado di soddisfare questi parametri», afferma De Seta. «Si tratta di un fattore particolarmente importante, poiché il rilevamento precoce è fondamentale per ottenere tassi di sopravvivenza elevati.» Un più ampio utilizzo delle tecniche di imaging 3D per il cancro ridurrebbe notevolmente traumi e tempi di ricovero per i pazienti rispetto alle attuali tecniche bioptiche. L’utilizzo di procedure meno invasive, oltre a migliorare gli esiti, ridurrebbe i costi per gli operatori sanitari. «Il progetto ha dimostrato che seguendo gli standard della produzione in serie della microelettronica basata sul silicio, la tecnologia può risultare conveniente.»
Sfruttare il potere della comunicazione ad ampia larghezza di banda
Diagnosi medica e sicurezza non sarebbero gli unici settori a trarne vantaggio. La banda di frequenza THz promette ampie larghezze di banda, da cui deriva una capacità di comunicazione dei dati potenziale nell’ordine di terabit per secondo. Ciò consente l’avvicinamento della comunicazione avanzata di dati agli standard 6G. La larghezza di banda che l’unità di FLASH potrebbe fornire è un ordine di grandezza superiore alle onde millimetriche 5G (20 Gbit/secondo). Le onde THz consentono la propagazione in assenza di portata ottica, con buone prestazioni anche in presenza di nebbia, polvere e turbolenza. «Inoltre, la banda di frequenza THz non viene disturbata dal rumore di fondo che deriva da fonti ottiche e non è soggetta a restrizioni di carattere sanitario o a limiti di sicurezza», aggiunge De Seta. Potrebbero trarre vantaggio dal lavoro multidisciplinare del team anche i settori di rilevamento ambientale, sviluppo di farmaci, monitoraggio della produzione e calcolo quantistico basato sui semiconduttori.
Parole chiave
FLASH, screening, laser a cascata quantica, tecniche di imaging 3D per il cancro, banda di frequenza THz, diagnosi medica, semiconduttore, rilevamento ambientale
