Realizzato il più piccolo sensore radar al mondo, in grado di rilevare movimenti più sottili di un capello

Gli ingegneri hanno creato un sensore radar delle dimensioni di un seme di sesamo in grado di rilevare movimenti pari a 1/100 della larghezza di un capello umano, cioè un quattro milionesimo di metro. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista IEEE Journal of Solid-State Circuits.

Il team dell’Università della California, Davis (UC Davis) ha creato questo prototipo di sensore di dimensioni minime, economico ed efficiente dal punto di vista energetico.

Il comunicato ufficiale descrive il design del sensore come la trasformazione di una “missione impossibile” in realtà. Questo design avanzato consente al sensore di rilevare movimenti incredibilmente piccoli di oggetti su scala microscopica.

Il sensore è promettente per un’ampia gamma di potenziali applicazioni, tra cui la sicurezza, il monitoraggio biometrico e l’assistenza a persone con problemi di vista.

L’Utilizzo di un’onda millimetrica

L’onda millimetrica è una frequenza elettromagnetica che va da 30 a 300 gigahertz e si colloca tra le microonde e gli infrarossi. Viene utilizzata per alimentare reti di comunicazione ad alta velocità come il 5G ed è ampiamente richiesta per la sua capacità di fornire capacità di rilevamento a corto raggio.

“I radar a onde millimetriche inviano onde elettromagnetiche in rapido movimento agli obiettivi per analizzarne il movimento, la posizione e la velocità grazie alle onde rimbalzate”, spiega il comunicato.

Le onde millimetriche presentano diversi vantaggi, tra cui la naturale sensibilità ai movimenti minuti e la capacità di concentrarsi su oggetti di dimensioni minime. Per questo sarà utilissimo nelle rilevazioni effettuate da questo microscopico sensore.

Il problema di filtrare il rumore di fondo

La maggior parte dei sensori a onde millimetriche attualmente sviluppati deve affrontare problemi specifici legati al consumo energetico e al filtraggio del rumore di fondo, cioè il disturbo ambientale che deriva dal riflesso delle onde millimetriche che vengono riflesse da tutto l’ambiente che circonda l’oggetto da rilevare.

Quando i ricercatori hanno cercato di catturare il minuscolo segnale di una piccola fogli, i loro sensori sono stati sopraffatti dal rumore di fondo e il segnale è andato perso.

“Sembrava davvero impossibile, perché i livelli di rumore che stavamo osservando dovevano essere così bassi che quasi nessuna sorgente di segnale avrebbe potuto gestirli”, ha dichiarato Omeed Momeni in un comunicato ufficiale. Per poter superare questo problema è stato necessario ridisegnare quasi completamente il sensore, per permettergli di definire l’oggetto da rilevare rispetto allo sfondo.

Di conseguenza, il sensore è ora in grado di rilevare cambiamenti nella posizione di un bersaglio pari a 1/100 della larghezza di un capello umano e di identificare vibrazioni pari a 1/1.000 della larghezza di un capello umano.

Ciò lo rende “migliore o alla pari con i sensori più precisi del mondo”.  Questo dispositivo a basso costo ha il potenziale per sviluppare radar a onde millimetriche altamente avanzati nel prossimo futuro e per far rilevare, ad esempio ad un paio di occhiali, oggetti nel pieno del buio, oppure per permettere ai non vedenti di conoscere perfettamente la disposizione degli oggetti in una camera.