Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Research Project:
MATERIALES AVANZADOS PARA BIOSENSORES BASADOS EN RESONADORES PIEZOELÉCTRICOS COMBINADOS CON NANOTUBOS DE CARBONO Y GRAFENO
Year:2014
Research Areas
  • Electronic technology and of the communications
Information
Abstract
El presente proyecto contempla el desarrollo de nuevos materiales funcionales y de las técnicas específicas del procesado necesario para su aplicación en sensores químicos y biológicos de importancia estratégica muy alta a nivel mundial en las áreas de salud, agroalimentaria y medioambiental. Los sensores propuestos están basados en estructuras resonantes electroacústicas que operen a frecuencias comprendidas entre 1 y 2 GHz y que contengan capas activas piezoeléctricas de AlN y ZnO. Los objetivos del proyecto contemplan investigar de forma conjunta y coordinada las dos partes esenciales del sensor químico o biológico consistentes en: 1) el transductor, formado por un resonador piezoeléctrico sensible a cambios de masa en su superficie, y 2) la capa funcionalizada que contiene los receptores bioquímicos para fijar las sustancias a detectar. Respecto del resonador, se pretende desarrollar capas de material piezoeléctrico optimizadas para las distintas aplicaciones contempladas. Para los resonadores destinados a ser usados como sensores químicos o biológicos en medio líquido, se requiere desarrollar el procedimiento para crecer capas de AlN y ZnO policristalinas con el eje c homogéneamente inclinado, en las que sea posible excitar modos de cizalladura que no se atenúen significativamente en el medio líquido. Serán objeto de estudio aquellos procedimientos que permitan obtener una superficie texturada a escala nanométrica que ofrezca numerosas caras paralelas entre sí con la inclinación adecuada para favorecer el crecimiento de las citadas láminas. En cuanto a aquellos resonadores destinados a aplicaciones como sensores químicos en medios gaseosos, se prestará especial atención a la optimización del coeficiente electromecánico de las capas de AlN y ZnO fuertemente orientadas en la dirección del eje c, y a la mejora que experimentan sus propiedades piezoeléctricas y térmicas al dopar el material con pequeñas cantidades de otros metales. Por otra parte, en lo que respecta a la capa funcionalizada sensible del sensor, se pretenden incluir nuevos materiales y técnicas para su procesado que optimicen el dispositivo completo. Uno de los aspectos más novedosos y ambiciosos que propone en este proyecto es el uso de materiales nanoestructurados para favorecer la funcionalización de las superficies. Se pretende investigar la funcionalización de superficies que contengan nanopartículas de metales de transición, nanotubos de carbono (CNT) (para sensores de gases) y capas de grafeno depositadas selectivamente sobre los electrodos metálicos de los resonadores. El desarrollo de estos protocolos de funcionalización requiere la participación conjunta de expertos biólogos y de expertos en tecnologías de película delgada, motivo por el cual se han incorporado al equipo de investigación dos doctores en biología. La experiencia del grupo original en la obtención y caracterización de materiales en forma de película delgada y en el diseño y fabricación de dispositivos electroacústicos unida a la experiencia en funcionalización biológica de superficies de los dos doctores recientemente incorporados y a las colaboraciones establecidas con los profesores Ilia Katardjiev (Department of Solid State Electronics) de la Universidad de Uppsala y Luis García Gancedo (Electrical Engineering Division) de la Universidad de Cambridge son garantía de éxito de esta propuesta.
International
No
Project type
Proyectos y convenios en convocatorias públicas competitivas
Company
Ministerio de Economía y Competitividad
Entity Nationality
ESPAÑA
Entity size
Desconocido
Granting date
Participants
  • Director: Enrique Iborra Grau (UPM)
  • Codirector: Marta Clement Lorenzo (UPM)
  • Participante: Jesus Sangrador Garcia (UPM)
  • Participante: Jose Ignacio Izpura Torres (UPM)
  • Participante: Jimena Olivares Roza (UPM)
  • Participante: Javier Malo Gomez (UPM)
  • Participante: Mario De Miguel Ramos (UPM)
  • Participante: Teona Mirea (UPM)
  • Participante: José Miguel Escolano Moyano (UPM)
  • Participante: Susana Pedraza Díaz (UPM)
Research Group, Departaments and Institutes related
  • Creador: Grupo de Investigación: Microsistemas y Materiales Electrónicos
  • Grupo de Investigación: Grupo de Fotónica Aplicada
  • Departamento: Ingeniería Electrónica
  • Departamento: Ingeniería Telemática y Electrónica
  • Departamento: Tecnología Fotónica y Bioingeniería
  • Centro o Instituto I+D+i: Centro de Materiales y Dispositivos Avanzados para Tecnologías de Información y Comunicaciones
  • Departamento: Sistemas Aeroespaciales, Transporte Aéreo y Aeropuertos
S2i 2019 Observatorio de investigación @ UPM con la colaboración del Consejo Social UPM
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNCIDE 2011 (OTR-2011-0236)
Cofinanciación del MINECO en el marco del Programa INNPACTO (IPT-020000-2010-22)