Innovación en la sensores: Nueva capa de sensor de pH integrada con éxito en ISFET

Transistor de efecto campo sensible a iones (ISFET) del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Chip sensor ISFET del Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Representación simplificada de un ISFET con un electrodo de referencia de Ag / AgCl. © Fraunhofer IPMS / Simplified illustration of an ISFET with an Ag / AgCl reference electrode. © Fraunhofer IPMS

El Instituto Fraunhofer para Microsistemas Ópticos y Fotónicos IPMS anuncia un avance significativo en el análisis químico y bioquímico. El equipo dirigido por el jefe de área de Sensores Químicos, Dr. Olaf R. Hild, ha desarrollado con éxito una capa sensora pionera para medición de pH basada en chips y la ha integrado con éxito en un transistor de efecto campo sensible a iones (ISFET).

La medición del pH es la medición más importante en el análisis químico y bioquímico. La novedosa capa sensora desarrollada por el Fraunhofer IPMS permite, en combinación con un electrodo de referencia convencional, una medición de pH extremadamente precisa en un rango ampliado de pH 1 a pH 13. El sensor compacto e irrompible, con dimensiones de 5x5 mm², se caracteriza por una mínima deriva de

Una característica sobresaliente del sensor es su capacidad para almacenarse en seco. El punto de trabajo del sensor puede ajustarse de manera flexible mediante la estructura y los parámetros de operación, manteniendo el voltaje de operación (VDS) por debajo de 1V.

El Dr. Hild, líder del equipo de investigación, expresó su entusiasmo por los datos de medición obtenidos del sensor mecánicamente robusto: «Con estas propiedades, el nuevo ISFET es especialmente adecuado para la analítica ambiental in situ». Además, destacó que el siguiente objetivo de investigación importante es desarrollar una capa sensora que permita una solución de medición de pH completamente basada en chips y que haga innecesarios los electrodos de referencia convencionales. Esta tecnología revolucionaria podría recopilar datos ambientales de forma continua durante semanas y meses, sin depender de la intervención humana.

Fundamentos físicos del transistor de efecto campo sensible a iones del Fraunhofer IPMS

El novedoso ISFET del Fraunhofer IPMS se basa en la tecnología de transistores de efecto campo de semiconductor de óxido metálico (MOS), donde el área sensora en contacto con el medio consiste en una capa de óxido metálico anfótero. En esta capa, se unen de manera reversible iones de hidronio o hidroxilo del medio de medición, según el pH (capa sensible al pH). La señal de medición se obtiene de la tensión (VGS) entre la fuente y la puerta o el electrodo de referencia (Ag/AgCl en 3M KCl).

Algunos de los resultados de investigación se lograron en el proyecto «REISen», un proyecto del campo de la ciencia de materiales, financiado con fondos públicos según el presupuesto aprobado por la Asamblea Estatal de Sajonia.

Los desarrollos del Fraunhofer IPMS contribuyen significativamente al avance de la analítica ambiental y abren nuevas posibilidades para una recopilación de datos más precisa y eficiente en el campo del análisis químico.