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10 novembre 2015

Vincenzo Spagnolo del Poliba sulla ricerca di sensori rilevamento gas

Vincenzo Spagnolo

Ottica e Fotonica: riconoscimento scientifico al prof. Vincenzo Spagnolo del Politecnico per la ricerca sui sensori ottici ultra sensibili per la rivelazione di tracce gassose

Vincenzo Spagnolo

Vincenzo Spagnolo

Le applicazioni: dalla medicina alla sicurezza, dalla rivelazione di gas altamente tossici e pericolosi al controllo dei processi industriali

Un dispositivo del prof. Spagnolo, per l’individuazione delle malattie respiratorie e dei tumori polmonari è in fase di test, presso lo Houston Medical Center in Texas

I risultati della ricerca scientifica conseguiti nello sviluppo di sensori ottici ultra sensibili per la rivelazione di tracce gassose hanno determinato l’onorificenza di “senior membership SPIE” al prof. Vincenzo Spagnolo del Politecnico di Bari, afferente al Dipartimento Interateneo di Fisica.

Il riconoscimento è stato attribuito dalla prestigiosa SPIE, “The International Society for Optics and Photonics” (18.000 membri, 166 nazioni, fondata nel 1955). Ad oggi sono stati nominati 615 senior member (su 18.000) e di questi, solo 8 sono italiani e appena 5 lavorano in Italia.

I risultati conseguiti dal prof. Spagnolo, e dal suo gruppo di ricerca, nello sviluppo di sensori ottici ultra sensibili per la rivelazione di tracce gassose funzionanti negli intervalli spettrali del medio infrarosso e del Terahertz consentono l’applicazione (alcune già in corso di sperimentazione) in vari settori.

Le dichiarazioni del prof Vincenzo Spagnolo sui sensori ottici ultra sensibili

Quello biomedicale è, ad esempio, di sicuro interesse. Attraverso l’analisi del respiro – dice il prof. Spagnolo – si possono individuare eventuali presenze di patologie in fase iniziale, silenti, ancora non percepite dall’individuo. Nel respiro umano infatti – continua – sono presenti diverse sostanze chimiche, indicatori di patologie quali: intolleranze alimentari e tumori. Uno dei gas di maggiore interesse è l’ossido nitrico (formula chimica NO) in quanto è un indicatore di processi infiammatori ed è presente in alta concentrazioni in pazienti sofferenti di patologie quali fibrosi cistica, tumore ai polmoni ed asma. I sistemi attualmente in uso negli ospedali permettono di misurare il valore medio di ossido nitrico presente nel respiro, mentre dal punto di vista medico sarebbe molto più indicativa una misura in tempo reale della concentrazione di NO durante le varie fasi del respiro. Infatti mentre la prima parte dell’espirato contiene aria presente nelle vie aree superiori, l’ultima parte dell’espirato contiene invece aria presente nelle vie aree inferiori dove tipicamente sono localizzate le patologie di maggior interesse.

Il Prof. Vincenzo Spagnolo, in collaborazione con la Rice University (USA), ha recentemente sviluppato un sensore in grado di fornire queste informazioni. Il dispositivo messo a punto è tuttora in fase di test presso lo Houston Medical Center in Texas.

I dispositivi, in generale, impiegano una delle tecniche più sensibili per la rivelazione di tracce gassose: la spettroscopia fotoacustica. “Le molecole di gas da rilevare – spiega il prof. Spagnolo – sono illuminate con luce laser intermittente e scaldandosi e raffreddandosi ciclicamente, producono onde sonore. Solitamente per rivelare queste onde sonore si usano dei microfoni molto sensibili, il che rende la tecnica fortemente sensibile al rumore ambientale. Nella nuova tecnica sviluppata in collaborazione con i laboratori del Prof. Robert Curl, premio Nobel per la chimica, della Rice University di Houston (Texas), si è sostituito le celle acustiche e relativi microfoni con un minuscolo diapason di quarzo, identico a quello presente in ogni orologio a quarzo. Nel sensore sviluppato le onde sonore onde generano vibrazioni del minuscolo diapason di quarzo proporzionali alla concentrazione di molecole da rilevare”.

Il gruppo di ricerca del Prof. Vincenzo Spagnolo detiene il record mondiale di sensibilità con questa tecnica ed è stato in grado di rivelare gas diluiti fino a 1 molecola su 20 miliardi!

Altri campi di applicazione possono trovare utilizzo dai sensori sviluppati al Dipartimento Interateneo di Fisica: dalla misura delle emissione dei gas di scarico delle auto, al controllo di processi industriali, alla rivelazione di gas altamente tossici e pericolosi.

Così è stato di recente. La possibilità di utilizzo di questa tecnica fotoacustica innovativa in ambito di antiterrorismo è stata presentata dal prof. Spagnolo in un workshop della NATO, dedicato alla rivelazione di sostanze tossiche, biologiche e radiologiche. L’incontro scientifico internazionale, tenutosi a Izmir, in Turchia, lo scorso 2 novembre, ha dato spunto alla presentazione di un progetto europeo sulla rivelazioni di queste sostanze.

Chi è Vincenzo Spagnolo: curriculum accademico

Vincenzo Spagnolo è nato a Manfrendonia (FG) ha conseguito la laurea in Fisica con lode nel 1991 ed il dottorato in Fisica nel 1994 entrambi presso l’Università degli studi di Bari. Dal 1997 al 1999 è stato ricercatore del Istituto nazionale per la Fisica della Materia e dal 2004 e ricercatore presso il Politecnico di Bari. Nel 2009 e 2010 ha svolto attività di visiting researcher presso la Rice University di Houston (TX). Le sue attività di ricerca sono focalizzate sullo sviluppo di sorgenti laser a semiconduttore, di tecniche spettroscopiche lo studio di dispositivi optoelettronici e di sensori ottici per la rivelazione in tracce di sostanze tossiche gassose. La sua attività di ricerca è documentata da oltre 130 pubblicazioni su riviste e conferenze internazionali con oltre 1400 citazioni, e 2 brevetti depositati. Ha tenuto più di 35 presentazioni su invito a conferenze e workshop internazionali. E’ editor del Journal of Sensors.

Dallo scorso 1 novembre, Vincenzo Spagnolo in qualità di neo professore associato del Politecnico, il prof. Spagnolo svolgerà attività di ricerca di alta qualificazione
nel campo dello studio e delle applicazioni di dispositivi fotonici in spettroscopia e sensoristica ottica, così come richiesto appositamente dallo stesso ateneo.


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