Desarrollo de nuevos paradigmas en sensores nanomecánicos resonadores acoplados y nanohilos de silicio

• Autores: Eduardo Gil Santos
• Directores de la Tesis: Javier Tamayo de Miguel (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francesc Pérez Murano (presid.), Pilar Prieto Recio (secret.), Nicolas Francisco Martinez Cuadrado (voc.), Julio Gómez Herrero (voc.), Adrian Bachtold (voc.)
• Materias:
  • Física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: digitool-uam.greendata.es
• Resumen

  • Este trabajo se centra en el estudio de dos de los tipos de NMS más prometedores en el campo de los sensores: los nanohilos de silicio[23, 24] y los resonadores acoplados[25, 26].

    El primero de ellos forma parte de un grupo de NMS, entre los que también se encuentran los nanotubos de carbono o nanohilos de otros materiales, fabricados por técnicas ¿bottom-up¿, cuya principal característica es su baja basa, además de su gran calidad estructural. Los nanohilos de silicio destacan entre estos por su capacidad para ser integrados en microestructuras, permitiendo el control de su Introducción - 5 - posicionamiento y de sus dimensiones. Además, su gran calidad estructural y su robustez en el anclado proporciona un alto factor de calidad, lo que junto con su baja masa y alta frecuencia permite alcanzar una gran sensibilidad en masa. Además, a diferencia de los sistemas micromecánicos convencionales, fabricados por técnicas ¿top-down¿, la simetría axial que presentan este tipo de dispositivos junto con sus secciones nanométricas, proporcionarán a estos dispositivos nuevas capacidades en su aplicación como sensores.

    Los resonadores acoplados destacan por la posibilidad de mejorar las prestaciones de los resonadores individuales y en concreto, su sensibilidad, a través de la medida de la localización de los modos de vibración. Cuando dos resonadores acoplados son idénticos, los modos individuales de oscilación se desdoblan en dos modos colectivos de frecuencias muy cercanas, simétrico y el antisimétrico, en los que ambos resonadores vibran con la misma amplitud, en fase y antifase respectivamente. Si una partícula se adsorbe sobre uno de ellos, estos dejan de ser idénticos y se produce la localización de los modos de oscilación, por lo que uno de los resonadores oscila más en uno de los modos y viceversa. La diminución del acoplamiento de estos sistemas mejora su sensibilidad incluso pudiendo llegar a superar la de los resonadores individuales, lo que permitiría crear dispositivos más sensibles sin la necesidad de una extrema miniaturización, que conlleva mayores dificultades tecnológicas.

    3. OBJETIVOS El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de nuevos paradigmas para la detección en masa basados en el estudio de resonadores acoplados y nanohilos de silicio. El trabajo permitirá mejorar los métodos actuales de detección que utilizan los resonadores nanomecánicos, proporcionando mejoras tanto en su sensibilidad como en su selectividad. Además, permitirá diseñar nuevas plataformas sensoras que posibilitan la detección y distinción insitu de biomoléculas a nivel individual.