Con el "Picolyzer", el centro de competencia Nanochem detecta iones metálicos en concentraciones inimaginablemente pequeñas

Con el "Picolyzer" el centro de competencia Nanochem detecta iones metálicos en concentraciones inimaginables

Recuerda un poco a la búsqueda de la famosa aguja en un pajar: en el sector de alta tecnología, es de suma importancia detectar cualquier contaminación, por pequeña que sea, de iones metálicos en medios líquidos.

En la Hochschule Regensburg (HS.R) se investiga y trabaja arduamente en ello: bajo la dirección del Prof. Dr. Alfred Lechner, en el centro de competencia "Nanochem", estudiantes e ingenieros diplomados están desarrollando un dispositivo de análisis compacto, totalmente automatizado. El "Picolyzer" pronto ayudará a determinar contaminaciones mínimas mediante un método de medición en línea, evitando así fallos de producción, por ejemplo, debido a la mala calidad del agua.

Las raíces de "Nanochem" se encuentran en la carrera de Microtecnología de Sistemas, que se ofreció por primera vez en todo el país en octubre de 1990 en la HS.R. Con los años, en colaboración entre la HS.R y la industria correspondiente, se desarrolló una fuerte cooperación en el campo de los análisis químicos y la tecnología de procesos. Para poder trabajar de manera más efectiva en los proyectos con la industria, en otoño de 2007, los profesores Dr. Lechner, Dr. Rieger y Dr. Wild fundaron en la HS.R el "Centro de Competencia Nanochem". La sala limpia de la universidad ofrece todos los procedimientos químicos húmedos para la limpieza y el pulido, utilizados en micro y nanotecnología. Además, el centro de competencia Nanochem dispone de todos los demás procesos como fotolitografía, procedimientos asistidos por plasma (sputtering, deposición de capas y grabado en seco) y fabricación de capas mediante evaporación y oxidación húmeda. Para análisis, también se emplean métodos espectroscópicos y cromatográficos en medios y superficies, incluso en el rango nanométrico, que son importantes, por ejemplo, para la tecnología ambiental, médica, biológica y de semiconductores. Además, Nanochem ofrece capacitaciones teóricas y prácticas en la sala limpia.

Con el Picolyzer, el centro de competencia busca contribuir a controlar la calidad de los medios líquidos en la industria de manera rentable y continua en los procesos, evitando análisis puntuales complicados y costosos con equipos caros. El dispositivo puede detectar iones metálicos en concentraciones mínimas mediante espectroscopía, usando un tubo en espiral de silicio de unos pocos metros de longitud y con un diámetro de canal muy pequeño. Para ello, se introduce agua u otros medios líquidos, como ácidos y bases, junto con luz en el tubo largo. La luz se guía mediante reflexión total a lo largo de esta trayectoria extremadamente larga. La reflexión total puede compararse con el rebote de una pelota contra una pared. Al igual que la pelota, la luz puede ser guiada a través de una estructura curva mediante reflexiones constantes en la pared del canal. Gracias a este efecto, la luz permanece en el canal y sale al final con casi un 100 por ciento de intensidad. Durante el paso, la luz se atenúa por los iones metálicos presentes en el medio. Esta atenuación puede cuantificarse mediante procedimientos analíticos, permitiendo determinar concentraciones en el rango de ppb. Es decir, en comparación con la población mundial: sería posible detectar a un bávaro en China.

Además del mercado principal de la industria de semiconductores, existe un amplio campo de aplicaciones, desde la protección ambiental hasta la análisis por fluorescencia en biotecnología y medicina. El enfoque del proyecto Picolyzer está en el desarrollo de componentes microfluídicos adecuados, como bombas, estructuras de mezcla, microtubos y su integración en un sistema completo. La complejidad del proyecto requiere una estrecha colaboración con instituciones de investigación relevantes, como el Instituto Fraunhofer (IZM) en Múnich y el centro de competencia en sensores en la HS.R, dirigido por el Prof. Dr. Hummel.

Captura de un tubo con un microscopio electrónico de barrido (MEB). Imagen: Centro de competencia Nanochem