Nanoresonadores para una detección de la masa de alta resolución
Los avances logrados en las nanotecnologías han hecho posible la miniaturización de micropalancas (microcantilevers), que gozan de un amplio uso en las aplicaciones de detección. Éstas se basan en la detección de cambios de la tensión superficial como señal de respuesta. La absorción y la deposición de compuestos sobre palancas vibratorias de tamaño nanométrico pueden detectarse observando la alteración de la frecuencia resonante causada por el incremento de la masa. Las estructuras de los nanoresonadores se excitan, causando una vibración lateral, mediante un voltaje de CA/CC aplicado entre la palanca suspendida y un electrodo paralelo fijo. Los cambios en la frecuencia resonante de la palanca se observan como cambios de capacitancia. Las innovaciones tecnológicas pretendidas por el proyecto NANOMASS II llevaron a la creación de un System-on-Chip completo para eliminar la capacitancia parásita introducida por alambres y piezas de unión externas. Se integró, junto con la palanca, circuitería CMOS (semiconductor complementario de óxido de metal) para la excitación y la lectura de la deflexión de la palanca combinando técnicas CMOS comunes con métodos novedosos de nanofabricación. Se definieron nanopalancas de cromo ultrafinas mediante litografía por haz de electrones usando una máscara de doble capa de material protector sobre un chip de silicio. Tras el proceso de desprendimiento, las nanopalancas se separaron del sustrato mediante un grabado avanzado por iones reactivos. Las nanopalancas de cromo resultantes tenían una longitud de 3µm y una anchura inferior a 90nm. De forma alternativa se realizó un estampado específico de cuarzo para definir nanopalancas en el sustrato CMOS mediante litografía por nanoimpresión (NIL). Estos dos procesos distintos de nanolitografía se compararon para evaluar sus ventajas y limitaciones por lo que respecta a reducción de dimensiones, rendimiento y compatibilidad con CMOS. Cuando se fabrican sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) así, tiene una gran importancia disponer de un conocimiento detallado de sus propiedades eléctricas y, más aún, sus propiedades mecánicas de cara a usarlos como sensores moleculares únicos ultrasensibles. Las propiedades elásticas locales de nanopalancas de distintas longitudes fueron calculadas curvándolas mecánicamente con la punta de un microscopio de fuerza atómica y midiendo su deformación elástica. Se dedujeron descripciones precisas y cuantitativas de la deflexión de las nanopalancas que pueden emplearse para calcular las dimensiones necesarias de las palancas a fin de lograr el mejor rendimiento posible del sensor de masa.
