Con il "Picolyzer" il centro di competenza Nanochem rileva ioni metallici a concentrazioni incredibilmente basse

Con il "Picolyzer" il centro di competenza Nanochem intende rilevare ioni metallici a concentrazioni incredibilmente basse

Ricorda un po' la ricerca del famoso ago nel pagliaio: nel settore high-tech è di fondamentale importanza individuare in media liquidi anche le più piccole contaminazioni di ioni metallici.

All'Università di Regensburg (HS.R) si lavora e si fa ricerca con impegno: sotto la guida del Prof. Dr. Alfred Lechner, nel centro di competenza "Nanochem", studenti e diplomati ingegneri stanno sviluppando un dispositivo di analisi compatto, completamente automatizzato. Il "Picolyzer" dovrebbe presto aiutare a determinare le contaminazioni minime tramite metodi di misurazione online, evitando così interruzioni della produzione, ad esempio a causa di scarsa qualità dell'acqua.

Le radici di "Nanochem" affondano nel corso di laurea in Microtecnologia, offerto per la prima volta nel 1990 a livello nazionale presso HS.R. Nel corso degli anni, si è sviluppata una forte collaborazione tra HS.R e l'industria del settore nel campo delle analisi chimiche e della tecnologia di processo. Per rendere più efficace la collaborazione sui progetti con l'industria, nell'autunno del 2007 i professori Dr. Lechner, Dr. Rieger e Dr. Wild hanno fondato presso HS.R il "Centro di competenza Nanochem". La camera bianca dell'università offre tutte le procedure chimiche umide per l'analisi e la pulizia, applicate nella micro e nanotecnologia. Al centro di competenza Nanochem sono inoltre disponibili tutti gli altri processi come fotolitografia, processi assistiti da plasma (sputtering, deposizione di strati e etching a secco) e produzione di strati tramite vaporizzazione e ossidazione umida. Per le analisi vengono utilizzati anche metodi spettroscopici e cromatografici in media e su superfici fino al livello nanometrico, di grande importanza ad esempio per le tecnologie ambientali, mediche, biologiche e dei semiconduttori. Inoltre, Nanochem offre corsi di formazione teorici e pratici in camera bianca.

Con il Picolyzer, il centro di competenza vuole contribuire a controllare la qualità dei liquidi in modo continuo e a costi contenuti nel processo industriale, eliminando analisi puntuali complesse e costose. Il dispositivo può rilevare ioni metallici in concentrazioni minime tramite spettroscopia, utilizzando un capillare a spirale lungo alcuni metri in silicio con un diametro molto piccolo. A tal fine, acqua o altri liquidi come acidi e basi vengono introdotti contemporaneamente nella lunga capillare insieme alla luce. La luce viene guidata attraverso questa lunga tratta mediante riflessione totale. Si può immaginare la riflessione totale come il rimbalzo di una palla contro un muro. Proprio come la palla, anche la luce può essere condotta attraverso una struttura curva grazie a riflessioni continue (rimbalzi) sulle pareti del canale. Questo effetto mantiene la luce all’interno del canale, facendola uscire alla fine con quasi il 100%. Durante il passaggio, la luce viene attenuata dagli ioni metallici presenti nel mezzo. Questa attenuazione può essere quantificata mediante metodi analitici, consentendo di determinare concentrazioni fino a livelli di ppb. In modo figurato, si può dire che sarebbe possibile individuare un bavarese in Cina.

Oltre al mercato principale dell'industria dei semiconduttori, esiste un ampio campo di applicazioni, che va dalla protezione ambientale all'analisi basata sulla fluorescenza in biotecnologia e medicina. Il progetto Picolyzer si concentra nello sviluppo di componenti microfluidici come pompe, strutture di miscelazione, capillari micro e la loro integrazione in un sistema complessivo. La complessità del progetto richiede una stretta collaborazione con istituti di ricerca specializzati, come ad esempio l'Istituto Fraunhofer (IZM) di Monaco e il centro di competenza in sensoristica presso HS.R, sotto la guida del Prof. Dr. Hummel.

Immagine di una capillare con un microscopio elettronico a scansione (SEM).Immagine: Centro di competenza Nanochem