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Nanosensores flexibles para dispositivos 'llevables'

Investigadores de la UPM desarrollan un procedimiento de fabricación de nanosensores ópticos de aluminio sobre sustratos flexibles que pueden ser utilizados como dispositivos llevables y etiquetas inteligentes.

 

Un nuevo método desarrollado en el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) permite fabricar nanosensores ópticos capaces de adherirse a superficies irregulares y de naturaleza biológica tales como la piel humana, lo que abre la puerta a su utilización como dispositivos “vestibles” o “llevables” (del inglés wearable) para monitorizar parámetros tales como la temperatura, la respiración o el ritmo cardiaco. Además, se trata de una tecnología de fabricación de bajo coste puesto que hace uso de materiales como CDs de policarbonato, aluminio y cinta adhesiva de uso cotidiano lo que puede facilitar su implantación en el mercado.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Figura 1: Lámina de aluminio con dos sensores ópticos sobre una cinta adhesiva Scotch. El área de cada sensor es de 1 mm x 1 mm. Fuente: UPM.

 

Los investigadores del Grupo de Dispositivos Semiconductores del ISOM de la UPM no sólo han diseñado un método de fabricación de nanosensores ópticos sobre cintas adhesivas normales (comúnmente llamadas “celo”), es decir, flexibles, sino que también han demostrado algunas de sus potenciales aplicaciones. Estos sensores flexibles permiten medir variaciones del índice de refracción del medio circundante, lo cual puede ser utilizado para detectar sustancias químicas. Además, exhiben colores iridiscentes que varían con el ángulo de observación y/o iluminación, propiedad que facilita la detección a simple vista de variaciones de posición y/o topografía de la superficie a la que están pegados. 

Los nanosensores consisten en matrices bidimensionales de nanoagujeros (de un diámetro de 250 nm) perforados en una lámina de aluminio (de 100 nm de espesor). Estas estructuras nanométricas confinan y dispersan la luz a voluntad del ingeniero que las diseña con el fin de producir sensibilidad al medio que las rodea y efectos de iridiscencia. El método de creación de los nanosenores flexibles consiste, primero, en fabricar los sensores sobre un disco compacto (CDs) de policarbonato convencional, y, a continuación, transferirlos a una cinta adhesiva Scotch mediante el sencillo procedimiento de pegar y tirar. De este modo tan simple, los nanosensores pasan íntegramente de la superficie del CD a la cinta adhesiva (sustrato flexible). El proceso de “pegar y tirar” puede verse en el siguiente vídeo: http://1drv.ms/1Jgf6Hd

La nueva tecnología desarrollada hace uso de materiales de bajo coste tales como CDs de policarbonato, aluminio y cinta adhesiva normal. Es habitual en el campo de la fabricación de este tipo de sensores utilizar metales nobles, por ejemplo, el oro, sin embargo el alto precio de este metal dificulta la fabricación en masa. El aluminio es 25.000 veces más barato que el oro y presenta excelentes propiedades eléctricas y ópticas. Por otro lado, la superficie de los CDs proporciona una adhesión al aluminio que es, a la vez, suficientemente fuerte como para fabricar primero los sensores sobre los CDs y suficientemente débil como para permitir su posterior transferencia a la cinta adhesiva.

La investigación ha sido liderada por el Dr. Carlos Angulo Barrios, investigador del ISOM y profesor del Departamento de Tecnología Fotónica y Bioingeniería (TFB) de la ETSI de Telecomunicación, y por Víctor Canalejas Tejero, estudiante de doctorado del ISOM. Los resultados han sido publicados en la revista Nanoscale*

*Barrios, C.A.; Canalejas-Tejero, V. Compact discs as versatile cost-effective substrates for releasable nanopatterned aluminium films. Nanoscale,   2015, DOI: 10.1039/C4NR06271J.

 

 

 
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