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Noviembre 10, 2021.- Un artículo publicado por la revista Nature Communications ilustra el enfoque innovador para la realización de sensores cada vez más eficaces por parte de investigadores del Politécnico di Torino y la Universidad Hebrea de Jerusalem.
Los dispositivos microelectromecánicos (MEMS) se basan en la integración de componentes mecánicos y eléctricos a escala micrométrica. Todos lo usamos continuamente en nuestro día a día: por ejemplo en nuestro teléfono móvil existen al menos una docena de MEMS que regulan diferentes actividades que van desde la monitorización del movimiento, posición e inclinación del teléfono, filtros activos para las diferentes bandas de transmisión y el propio micrófono. .
Aún más interesante es la miniaturización extrema a nanoescala de estos dispositivos (NEMS), porque ofrece la posibilidad de crear sensores inerciales, de masa y de fuerza con tal sensibilidad que pueden interactuar con moléculas individuales.
Sin embargo, la difusión de los sensores NEMS todavía está limitada por el alto costo de fabricación de las tecnologías tradicionales basadas en silicio. Por el contrario, las nuevas tecnologías como la impresión 3D han demostrado que se pueden crear estructuras similares a bajo costo y con interesantes funcionalidades intrínsecas, pero hasta la fecha el rendimiento como sensores de masa es pobre.
El artículo "Alcanzando rendimientos NEMS basados en silicio con resonadores nanomecánicos de impresora 3D" publicado en la prestigiosa revista Nature Communications muestra cómo es posible obtener nanoresonadores mecánicos a partir de la impresión 3D con cifras de mérito como factor de calidad, estabilidad publicada, sensibilidad de masa y resistencia. comparables a los de los resonadores de silicio. La investigación es el resultado de la colaboración entre el Politecnico di Torino - gracias a la actividad investigadora de Stefano Stassi y Carlo Ricciardi del Departamento de Ciencia y Tecnología Aplicadas-DISAT junto con Mauro Tortello y Fabrizio Pirri (grupos NAMES y MPNMT) - y la Universidad Hebrea de Jerusalén, con la investigación de Ido Cooperstein y Shlomo Magdassi.
Los diferentes nanodispositivos (membranas, voladizos, puentes) se obtuvieron mediante polimerización de dos fotones sobre nuevas composiciones líquidas, seguido de un proceso térmico que elimina el contenido orgánico, dejando una estructura cerámica de alta rigidez y baja disipación interna. Las muestras así obtenidas se caracterizan luego mediante vibrometría láser Doppler.
“Los NEMS que hemos fabricado y caracterizado - explica Stefano Stassi - tienen rendimientos mecánicos en línea con los dispositivos de silicio actuales, pero se obtienen a través de un proceso más simple, rápido y versátil, gracias al cual también es posible agregar nuevos químicos- funcionalidades físicas. Por ejemplo, el material utilizado en el artículo es Nd: YAG, normalmente utilizado como fuente láser de estado sólido en el rango de infrarrojos "
"La capacidad de fabricar dispositivos complejos y en miniatura que tienen un rendimiento similar a los de silicio, dice Shlomo Magdassi, mediante un proceso de impresión 3D rápido y simple, trae nuevos horizontes al campo de la fabricación aditiva y la fabricación rápida".
l trabajo se desarrolló dentro de los proyectos de investigación PRIN 2017- Prot.20172TZHYX, financiado por el Ministero dell'Università e della Ricerca (MUR) y H2020 FET Open “Boheme”, financiado por la Unión Europea, y por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Israel y la Fundación Nacional de Investigación, Oficina del Primer Ministro, Singapur, en el marco de su programa Campus de Excelencia en Investigación y Empresa Tecnológica (CREATE).
CITAS: Stassi, S., Cooperstein, I., Tortello, M. et al. Alcanzar el rendimiento de NEMS basado en silicio con resonadores nanomecánicos impresos en 3D. Nat Commun 12, 6080 (2021). . https://doi.org/10.1038/s41467-021-26353-1
