Zanzara su dito (depositphotos foto) - www.sciencecue.it
Dei sensori simili a quelli delle zanzare ci aiuteranno a rivelare i possibili disastri che ci saranno sul nostro pianeta.
Un team multidisciplinare della Purdue University sta studiando le antenne delle zanzare per comprenderne la straordinaria sensibilità alle vibrazioni. Se la ricerca avrà successo, potrebbe portare a importanti progressi nel monitoraggio e nella rilevazione di disastri naturali come terremoti e tsunami. Lo studio è stato condotto dai gruppi di ricerca dei professori Pablo Zavattieri e Ximena Bernal ed è stato pubblicato sulla rivista Acta Biomaterialia.
I ricercatori sono ancora nelle prime fasi, ma sono piuttosto ottimisti sul fatto che almeno impareranno molto, secondo quanto dichiarato Zavattieri, professore di ingegneria civile presso il College of Engineering della Purdue University. Prendere ispirazione dalla natura per far progredire la ricerca scientifica è una caratteristica fondamentale dell’ingegneria sin dagli inizi.
Le zanzare, pur non avendo orecchie tradizionali, usano le loro antenne per percepire suoni e vibrazioni, riuscendo a distinguere segnali fondamentali tra il rumore di fondo prodotto dal battito delle proprie ali. Attraverso l’analisi della struttura e della disposizione dei peli sensoriali sulle antenne delle zanzare, il dottorando in ingegneria civile e delle costruzioni Phani Saketh Dasika ha spiegato che il team ha già acquisito importanti intuizioni su come queste caratteristiche migliorino la sensibilità uditiva e la capacità di selezionare segnali ambientali.
Utilizzando l’imaging micro-CT avanzato per creare modelli CAD ad alta fedeltà da analizzare con il metodo degli elementi finiti, hanno scoperto che le caratteristiche architettoniche delle antenne delle zanzare permettono di rilevare suoni specifici in base alla specie e al sesso, anche in presenza di segnali di disturbo come il battito delle loro ali. I risultati suggeriscono anche che le antenne delle zanzare sono in grado di rilevare una gamma di frequenze più ampia di quanto si pensasse in precedenza, anche se non tutte potrebbero essere attivamente utilizzate.
Queste scoperte potrebbero avere un impatto significativo sulla progettazione di sensori acustici bio-ispirati. Confrontando le risposte delle antenne di diverse specie di zanzare – alcune usano l’udito per trovare un partner, altre per captare i richiami delle rane – sono riusciti a identificare le caratteristiche che modulano la sensibilità uditiva e la sintonizzazione delle frequenze.
La professoressa Bernal, del College of Science della Purdue University ha spiegato che comprendere il funzionamento di queste strutture è il primo passo per sviluppare sensori acustici ispirati alla loro sensibilità. Oltre all’ambito della rilevazione dei disastri, questi studi potrebbero contribuire allo sviluppo di materiali innovativi per la cancellazione del rumore.
Secondo Zavattieri, materiali dotati di microcanali fluidici o metamateriali regolabili potrebbero essere utilizzati per creare pannelli fonoassorbenti per edifici, cuffie con cancellazione del rumore o persino dispositivi di occultamento acustico. Immaginate ambienti urbani dotati di sensori bio-ispirati, simili a ‘grandi orecchie’, capaci di distinguere suoni specifici nel caos cittadino.
Inoltre, in situazioni di crisi – come terremoti o altri disastri – questi sensori diventerebbero strumenti preziosi per rilevare segnali di emergenza e guidare i soccorsi verso chi ne ha bisogno. Il team sta attualmente lavorando alla riproduzione delle antenne tramite stampa 3D, utilizzando materiali diversi e dimensioni variabili per testare le risposte alle frequenze. Questa ricerca è finanziata dall’Air Force Office of Scientific Research Multi-University Research Initiative (AFOSR-FA9550-15-1-0009) e dalla National Science Foundation (IOS-2054636).