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Nanosensores flexibles para dispositivos ‘llevables’

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han desarrollado un procedimiento de fabricación de nanosensores ópticos de aluminio sobre sustratos flexibles. El resultado tiene aplicación en dispositivos que se podrían llevar en la piel para, por ejemplo, monitorizar parámetros fisiológicos, o para fabricar etiquetas inteligentes.

Lámina de aluminio con dos sensores ópticos sobre una cinta adhesiva Scotch. El área de cada sensor es 1 mm2. / UPM

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, como la piel humana, lo que abre la puerta a su utilización como dispositivos 'vestibles' o 'llevables' (del inglés wearable) para monitorizar parámetros 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 disco compacto (CD) de policarbonato, aluminio y cinta adhesiva de uso cotidiano lo que puede facilitar su implantación en el mercado.

Se trata de una tecnología de fabricación de bajo coste que hace uso de materiales como CD de policarbonato, aluminio y cinta adhesiva

Los investigadores del Grupo de Dispositivos Semiconductores del ISOM 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 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 CD 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). Los autores muestran en un vídeo el proceso de 'pegar y tirar'.

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 doctor 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.

Referencia bibliográfica:

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

Fuente: Universidad Politécnica de Madrid
Derechos: Creative Commons
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