Un nuovo dispositivo capace di misurare campi magnetici di intensità estremamente ridotta è al centro di una ricerca appena pubblicata sulla rivista scientifica Optica. Lo studio nasce dalla collaborazione tra l’Università degli Studi di Cagliari e un team internazionale di ricercatori della University of California, Santa Barbara, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e dell’Institute of Science di Tokyo, confermando ancora una volta il ruolo dell’Ateneo cagliaritano nei progetti di frontiera della fisica applicata.
I magnetometri sono strumenti fondamentali in numerosi ambiti scientifici e tecnologici. In medicina permettono, ad esempio, di analizzare l’attività del cervello attraverso la magnetoencefalografia e quella del cuore mediante la magnetocardiografia. Sono inoltre indispensabili nello studio di nuovi materiali, nelle missioni spaziali, nei sistemi di geolocalizzazione e nella navigazione. In quest’ultimo campo, possono persino rappresentare un’alternativa ai sistemi basati sul GPS, sfruttando le mappe delle anomalie magnetiche presenti nella crosta terrestre.
Nonostante la loro importanza, i magnetometri di alta precisione oggi disponibili presentano limiti significativi: sono spesso ingombranti e pesanti – con masse che vanno da alcune centinaia di grammi fino a diversi chilogrammi – e richiedono condizioni operative estreme, come temperature prossime allo zero assoluto (fino a −273 °C). Caratteristiche che ne rendono complesso l’impiego in molte applicazioni pratiche.
La ricerca pubblicata su Optica propone una soluzione innovativa a questi problemi, basata sull’utilizzo di materiali magneto-ottici. In questi materiali, le proprietà ottiche cambiano in presenza di un campo magnetico esterno e, soprattutto, tali effetti sono osservabili anche a temperatura ambiente, senza la necessità di particolari condizioni operative. Integrando questi materiali in un dispositivo ottico di pochi millimetri quadrati e dal peso di pochi grammi, i ricercatori hanno dimostrato la possibilità di misurare campi magnetici su un intervallo estremamente ampio.
A spiegare la portata dei risultati è il professor Paolo Pintus, del dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari e primo autore dello studio:
Per fare un paragone, si pensi al campo magnetico terrestre, la cui intensità è di circa 5 microtesla. Con questo magnetometro possiamo misurare campi magnetici fino a 100.000 volte più deboli e fino a 1.000 volte più intensi, utilizzando un dispositivo piccolo, leggero e perfettamente funzionante a temperatura ambiente.
I vantaggi della nuova tecnologia sono molteplici. In sintesi, la soluzione che abbiamo proposto offre numerosi benefici in termini di ingombro, peso e consumo di potenza – prosegue Pintus – e potrebbe trovare applicazione in ambito medico, nei sistemi spaziali e nei sistemi di navigazione dei droni, dove la riduzione del peso è un requisito fondamentale.
Lo studio apre così la strada a una nuova generazione di sensori magnetici, più accessibili e versatili, capaci di portare la misura dei campi magnetici fuori dai laboratori specializzati e dentro applicazioni concrete, quotidiane e ad alto impatto tecnologico.
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