Fabricación y caracterización de arreglos de electrodos recubiertos con películas delgadas mesoporosas de óxido de silicio y óxidos mixtos de silicio y circonio

Cómo citar

Giménez, G. (2021). Fabricación y caracterización de arreglos de electrodos recubiertos con películas delgadas mesoporosas de óxido de silicio y óxidos mixtos de silicio y circonio. INNOVA UNTREF, 1(8). Recuperado a partir de http://revistas.untref.edu.ar/index.php/innova/article/view/1249

Tesis de Doctorado en el Área de Química Inorgánica, Química Analítica y Química Física.

Institución: Universid de Buenos Aires, Ciudad Autonoma de Buenos Aires.

 

Resumen

Los sensores químicos han cobrado importancia en las últimas décadas. En particular, el subgrupo de sensores electroquímicos es uno de los que más ha crecido. Dicho protagonismo se debe a la combinación de varios factores: se obtiene directamente una señal eléctrica la cual no requiere de transductores; se pueden fabricar mediante procesos estándar de la industria de semiconductores integrándolos fácil mente en un dispositivo; poseen un límite de detección bajo; no requieren alineación y con el uso racional de intermediarios o una adecuada funcionalización de los electrodos se pueden conseguir sensores altamente específicos, por ejemplo, mediante el empleo de agentes de reconocimientos como ADN, proteínas o anticuerpos en general. El éxito de esta clase de sensores depende globalmente de dos atributos: la posibilidad de escalar su fabricación y la versatilidad para seleccionar y sensar moléculas de interés.

La convergencia de los enfoques top-down y bottom-up para obtener objetos, estructuras y manipular materia en la nanoescala generó un avance extraordinario en la nanotecnología  a partir del año 2000, multiplicando cantidad de productos, publicaciones científicas y patentes. Esta disciplina se convirtió en una herramienta fundamental en el campo de los sensores, en particular en los electroquímicos, permitiendo unir el universo de la química supramolecular (bottom-up) con las técnicas de fabricación de dispositivos electrónico (top-down). La ventaja de esta conjunción, es la de combinar la versatilidad de la química para modificar superficies con la posibilidad de incorporar la electrónica necesaria para tomar, analizar y adecuar la señal electroquímica en un mismo dispositivo.

La principal motivación que impulsó el presente trabajo de tesis fue la de fabricar multisensores electroquímicos selectivos microfabricados, basados en películas delgadas mesoporosas y con proyección para generar prototipos escalables y transferibles a la industria. Es por ello que se puso mucho énfasis en las etapas de microfabricación de los electrodos, de diseño, de selección de los materiales tanto de los electrodos como de las películas mesoporosas y de los procesos empleados. Para las etapas de fabricación de los dispositivos se utilizaron procesos y técnicas propias del enfoque top-down: trasferencia de los diseños fotolitografía, spputering o pulverización catódica y lift-off entre otras. Para la etapa en que se depositaron las películas delgadas mesoporosas sobre los electrodos de oro se utilizaron herramientas del enfoque bottom-up: química sol-gel y auto ensamblado inducido por evaporación. Para el último estadio de medición y sensado por electroquímica se realizaron voltametrías cíclicas, voltametrías de pulso diferencial y simulaciones de mediación redox por métodos computacionales.

La fabricación de los multisensores no surgió como un conjunto de buenos resultados experimentales volcados en un dispositivo y empleados oportunamente como sensores, sino que surgió como un proyecto científico planificado de índole aplicada y orientado en una dirección: la de sentar las bases para producir multisensores electroquímicos selectivos integrados.