Microdispositivos basados en zeolitas: sensores y otras aplicaciones
- Autores: Miguel Urbiztondo Castro
- Directores de la Tesis: Jesús Santamaría Ramiro (dir. tes.), María Pilar Pina Iritia (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2008
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ángel Linares Solano (presid.), Javier Sesé Monclús (secret.), Francesc Pérez Murano (voc.), Luis Castañer Muñoz (voc.), Rafael van Grieken Salvador (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
Las zeolitas se definen como aluminosilicatos porosos hidratados formados por tetraedros de átomos de oxígeno rodeando a los átomos de aluminio o silicio. Estos materiales poseen distintas propiedades o características entre las que destacan su estructura porosa del orden de moléculas y su gran capacidad de adsorción modulable en función de la relación Si/Al de la-que conste el material, ésta le conferirá un mayor carácter hidrófilo o hidrófobo.
Estas propiedades junto con otras de tipo más general como la elevada resistencia química y térmica confieren a las zeolitas como materiales óptimos para su utilización en distintas aplicaciones tales como en procesos de separación, de reacción. o en nuevas aplicaciones como sensores.
En la primera parte' de esta tesis se propone utilizar en distintos transductores zeolitas como material sensible. Se han incorporado estos materiales sobre condensadores interdigitados, sobre sensores másicos tipo micropalanca y utilizados como sensor optoquímico. .
- Para los sensores capacitivos se han utilizado condensadores interdigitados sobre los que se miden cambios en la.capacidad como .:; consecuencia' de la interacción con la fase gas. El comportamiento de las zeolitas como conductores iónicos y su caracterización .
eléctrica básica son aspectos que se han abordado en este trabajo. Relacionado con ello se han calculado las permitividades que presentan las zeolitas en función de la relación Si/Al.
- Se ha preparado un sensor óptico completamente funcional, basado en el uso de Rojo de Nilo, cromóforo con solvacromismo positivo encapsulado en el interior de una zeolita tipo Y para conferirle resistencia y fotoestabilidad. El principio de funcionamiento se basa en la medida de la reflectancia difusa y los correspondientes cambios debidos al color del cromóforo que adopta según la naturaleza del analito. Este sensor se ha usado en la detección de vapores de agua¿y n-hexano tanto como. compuestos puros como mezclas binarias.
- Los sensores de masa estudiados han utilizado como transductores micropalancas de silicio. Sobre éstas se ha depositado zeolita beta Si/Al 25 intercambiada con cobalto. El fundamento de este sensor reside en la medida del cambio en la frecuencia de resonancia en función de la cantidad de analito adsorbido sobre la capa de zeolita. Los resonadores preparados se han caracterizado en presencia .
de cuatro analitos (de forma individual), vapor de agua, etanol, n-hexano y 2-nitrotolueno.
La combinación de las técnicas de microfabricación de los dispositivos tipo IDC y micropalancas, con la síntesis de capas zeoliticas ha abierto nuevas líneas de investigación actualemente en desarrollo. En el marco de esta tesis doctoral, se han estudiado de forma sistemática diferentes técnicas de grabado, tanto húmedas como secas, utilizando las películas intercrecidas de cristales de zeolita sobre obleas de silicio como capas estructurales. Gracias a estos avances preliminares se han abierto dos nuevas líneas de investigación en el campo de los sensores, una de ellas la fabricación de condensadores diferenciales. Con los sensores tipo doble capacitor recubierto por zeolitas preparados en este trabajo, además de presentar menores dimensiones, mayor valor de capacidad, y mejoras en la calefacción del sistema; van a permitir una medida diferencial que a priori va a disminuir la influencia de los parásitos en la señal respuesta. La validación de estas hipótesis se propone como trabajo futuro.
