Sensores para la detección de masa del orden de attogramos
Los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) derivan sus funcionalidades superiores de las ventajas de miniaturizar estructuras mecánicas como las palancas resonantes hasta dimensiones del orden de submicrones. Es esta reducción de las dimensiones de los transductores mecánicos la que ha permitido una mejora sin precedentes de la sensibilidad de los sistemas de sensores, la resolución espacial y el tiempo de respuesta. En el proyecto NANOMASS-II se ha utilizado una nanopalanca resonante excitada por un electrodo paralelo como elemento transductor de un sensor desarrollado para la detección de la masa con resolución de attogramos. Además se integró monolíticamente circuitería CMOS (semiconductor complementario de óxido de metal) con el transductor basado en palanca para amplificar la corriente capacitiva, utilizada como señal de lectura. La detección de masa se basa en un seguimiento de la oscilación de la frecuencia resonante cuando se depositan partículas de tamaño nanométrico sobre la palanca. Puesto que las oscilaciones en la frecuencia de resonancia de la palanca se detectan como cambio de la capacitancia, la circuitería de lectura integrada en el chip garantiza la capacitancia parásita mínima mediante alambres y piezas de unión externas. En el transcurso del proyecto NANOMASS-II se compararon distintos procesos de nanolitografía a fin de evaluar sus ventajas en cuanto a reducción de las dimensiones, rendimiento y, lo que también es importante, su compatibilidad con la tecnología de CMOS estándar. Se fabricaron varios demostradores a partir de palancas con el polisilicio como capa estructural y se integraron con circuitos de lectura de CMOS por medio de litografía láser o de haz de electrones. Sobre la base de mediciones experimentales de masa realizadas con estos sensores NEMS integrados en la Universidad Autónoma de Barcelona, se ha determinado una sensibilidad de masa de unos pocos attogramos. El objetivo último de los socios del proyecto NANOMASS-II es desarrollar dispositivos nanoresonadores como piezas integrales de un sistema portátil para aplicaciones de detección biológica, física y química.
