Νέοι Φωτονικοί Αισθητήρες στην ανίχνευση μαγνητικών πεδίων με μέγεθος διπλάσιο μιας ανθρώπινης τρίχας έχουν άμεση εφαρμογή στην ανίχνευση των καταπονήσεων του δερματικού ιστού σε τεχνητά ανθρώπινα μέλη!

συντάκτης nikos · 8 Δεκ 2011

Νέοι Φωτονικοί Αισθητήρες στην ανίχνευση μαγνητικών πεδίων- με μέγεθος διπλάσιο μιας ανθρώπινης τρίχας έχουν άμεση εφαρμογή στην ανίχνευση των καταπονήσεων του δερματικού ιστού σε τεχνητά ανθρώπινα μέλη!

Από το ΙΤΕ

O διεθνής οργανισμός Optical Society of America(OSA) στον απολογισμό του για το έτος 2011, επέλεξε να συμπεριλάβει ανάμεσα στις πιο σημαντικές, νέες ανακαλύψεις στην Φωτονική, πρόσφατα επιστημονικά αποτελέσματα της ερευνητικής ομάδας του Δρ. Σταύρου Πισσαδάκη, Ερευνητή Β’ Βαθμίδας του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ- φωτογραφία από το εργαστήριο) του ΙΤΕ.

Τα επιστημονικά αποτελέσματα αυτά αφορούν στην ανάπτυξη Μαγνητο-ευαίσθητων Φωτονικών Διατάξεων σε Μικροδομημένες Οπτικές Ίνες, όπως αυτά δημοσιεύτηκαν για πρώτη φορά στα διεθνούς κύρους περιοδικά Optics Express και Optics Letters, ενώ επιπλέον προβλήθηκαν και από τις παγκόσμιες επιστημονικές οργανώσεις Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers(SPIE) και Materials Research Society (MRS).

Η συγκεκριμένη καινοτόμος τεχνολογία των Μαγνητο-ευαίσθητων Φωτονικών Διατάξεων αποτελεί καρπό πολύχρονης επιστημονικής προσπάθειας του Εργαστηρίου Φωτονικών Υλικών και Διατάξεων του ΙΗΔΛ, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της πειραματικής εργασίας έφερε σε πέρας ο διδακτορικός φοιτητής, Alessandro Candiani (φωτογραφία) σε συνεργασία με την επιστημονική συνεργάτιδα, Δρ. Μαρία Κωνσταντάκη.

Σημαντικός εξωτερικός συνεργάτης στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας ήταν ο Δρ. Walter Margulis, από το ερευνητικό ίδρυμα ACREO, το οποίο έχει έδρα την Σουηδία, η ερευνητική ομάδα, του οποίου σχεδίασε και κατασκεύασε την μικροδομημένη οπτική ίνα, που χρησιμοποιήθηκε στα εν λόγω πειράματα.

Οι μικρο-δομημένες οπτικές ίνες αποτελούν ένα εξελιγμένο είδος γυάλινων, οπτικών καλωδίων, των οποίων το μήκος διατρέχουν μικροσκοπικά κανάλια διαμέτρου μερικών εκατομμυριοστών του μέτρου και τα οποία κανάλια μπορούν να διηθηθούν με υγρά και αέρια υλικά, αλληλεπιδρώντας άμεσα με το φως, που διαδίδεται μέσα σε αυτές.

Το πεδίο των Μικροδομημένων οπτικών ινών έχει αναδυθεί τα τελευταία 15 χρόνια, και αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα πεδία της Φωτονικής Επιστήμης και Τεχνολογίας, προσφέροντας πλειάδα λύσεων σε προβλήματα μεταφοράς και διαχείρισης οπτικής πληροφορίας, βιο-αισθητήρων και πηγών λέιζερ υψηλής ισχύος.

Αντίστοιχα, η τεχνολογία των Μαγνητορευστών αφορά σε σύνθετα, αδιαφανή υγρά τα οποία εμπεριέχουν μαγνητικά νανο-σωματίδια, με εφαρμογές στην διαστημική και αμυντική τεχνολογία, στα συστήματα ήχου, όπως- επίσης- στον διαχωρισμό βιο-υλικών και ανίχνευση πρωτεϊνών, καθώς και ιών.

Τα Μαγνητορευστά υπό την επίδραση μαγνητικού πεδίου, αποκτούν το σχήμα του εφαρμοζόμενου πεδίου και συμπεριφέρονται σχεδόν σαν στερεά υλικά, επιτρέποντας την εύκολη μετακίνηση, καθώς και οπτική διαχείριση τους.

Η ερευνητική ομάδα του Σταύρου Πισσαδάκη, συνδύασε τα πλεονεκτήματα των δύο παραπάνω «ασύμβατων» τεχνολογιών αιχμής για να αναπτύξει υβριδικές μικρο-φωτονικές διατάξεις, οι οποίες επιδεικνύουν νέες δυνατότητες ανίχνευσης και αλληλεπίδρασης του μαγνητικού πεδίου με το φως- εντός μίας μικροδομημένης οπτικής ίνας με διάμετρο διπλάσια από ότι μία ανθρώπινη τρίχα!

Η αλληλεπίδραση των Μαγνητορευστών με το φως- το οποίο διαδίδεται μέσα στις μικροδομημένες οπτικές ίνες – οδήγησε στην πραγμάτωση νέων διατάξεων αισθητήρων με μοναδικές ικανότητες ανίχνευσης μαγνητικού πεδίου, όπως- επίσης- κίνησης και ροής των υγρών σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Ενδεικτικά, η ερευνητική ομάδα του Εργαστηρίου των Φωτονικών Υλικών και Διατάξεων έχει ήδη αναπτύξει και εξελίξει διατάξεις ευαίσθητων μικρο-αισθητήρων, οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μαγνητόμετρα δορυφόρων, σε μετασχηματιστές ρεύματος μεγάλης ισχύος και στην παρακολούθηση μαγνητικών βαλβίδων, καθώς και relay.

Πρόσφατα, εκμεταλλευόμενοι τις πλείστες δυνατότητες της συγκεκριμένης φωτονικής τεχνολογίας ανέπτυξαν οι A. Candiani και Σ. Πισσαδάκης (φωτογραφία) σε εργαστηριακό επίπεδο, έναν νέου τύπου αισθητήρα πίεσης και διάτμησης (ευρείας δυναμικής περιοχής) με άμεση εφαρμογή στην ανίχνευση των καταπονήσεων του δερματικού ιστού σε τεχνητά ανθρώπινα μέλη, καθώς και σε κλίνες αποκατάστασης των εξελκώσεων κατάκλισης!

Η ομάδα του ΙΤΕ-ΙΗΔΛ εργάζεται τώρα προς την κατεύθυνση ανάπτυξης συστημάτων ολοκληρωμένων αισθητήρων, εδραιώνοντας το πρωτόκολλο σχεδιασμού «Εργαστήριο-εντός-της-ίνας» (Lab-in-fibre), συμπτύσσοντας βιοχημικές μετρήσεις σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Σε ένα τέτοιο πρωτόκολλο θα χρησιμοποιούνται βιο-τροποποιημένα, μαγνητορευστά για την ανίχνευση μικροβίων και ιών ακόμα και σε δείγματα όγκου λίγων νανο-λίτρων, διευρύνοντας τις πιθανές εφαρμογές της τεχνολογίας των Μαγνητο-ευαίσθητων Φωτονικών Διατάξεων Μικροδομημένων οπτικών ινών σε δύσκολα προβλήματα, τεχνολογικής αιχμής στους τομείς της Ιατρικής, της Ιατροδικαστικής, καθώς και της Ασφάλειας!