Un hito en la tecnología de sensores: medición paralela de múltiples parámetros del agua con un solo chip sensor
Esta innovación abre nuevos horizontes para la bioanalítica y el medio ambiente
El Instituto Fraunhofer de Microsistemas Fotónicos (IPMS) presenta una innovadora tecnología de integración para la medición simultánea de diversos parámetros del agua mediante transistores de efecto de campo sensibles a los iones (ISFET). La nueva tecnología de integración de n pocillos permite medir en paralelo y de forma continua los valores de pH y las concentraciones de nitrato, fosfato y potasio con un solo chip sensor. Esta innovación abre nuevos horizontes para la bioanalítica y el medio ambiente.
Los ISFET son compactos, duraderos y fáciles de integrar. Esto los hace ideales para la medición precisa del pH y la determinación exacta de la concentración de muchos iones en el agua, convirtiéndolos así en potentes herramientas para la bioanalítica y el medio ambiente. Gracias a su resistencia a la rotura, ya se utilizan ampliamente en la tecnología de medición del pH, especialmente en la producción de alimentos. Fraunhofer IPMS ha desarrollado ahora una tecnología de n-pocillos que permite la integración de varios ISFET en un solo chip de tal manera que pueden funcionalizarse específicamente con capas selectivas de iones.
Esta tecnología de integración abre la posibilidad de crear matrices ISFET multifuncionales. En colaboración con investigadores asociados, en el futuro podrán desarrollarse e integrarse otras capas selectivas de iones para aplicaciones específicas. Esto permite la medición simultánea y continua de diferentes parámetros como el pH, el nitrato, el fosfato y la concentración de potasio con un solo chip sensor. Otros parámetros pueden integrarse en el sistema en función de las necesidades.
"Un sistema de medición de este tipo, capaz de registrar continuamente parámetros esenciales del agua en tiempo real, tiene un enorme potencial de mercado", afirma el Dr. Olaf R. Hild, responsable de la unidad de negocio Tecnología de Sensores Químicos de Fraunhofer IPMS. "Esto abre nuevas posibilidades de aplicación en el análisis medioambiental, la agricultura y la gestión del agua, así como en el mercado en rápido crecimiento de las aplicaciones para cultivos de interior". "Y", añade con una sonrisa, "con esta tecnología, ¡tenemos una posición única en Europa!".
El uso de esta tecnología debería contribuir a aumentar la eficacia y la sostenibilidad de la agricultura combinando las mediciones con datos externos, como los meteorológicos. Esto permitiría a los agricultores aplicar los nutrientes con mayor precisión, lo que no sólo supondría un ahorro en los costes de fertilizantes, sino también una reducción del impacto ambiental.
Los sensores desarrollados hasta ahora, así como la tecnología de integración n-well, se presentarán en la feria SENSOR+TEST de Núremberg del 11 al 13 de junio para explicar la tecnología a desarrolladores, integradores y usuarios potenciales. Las citas con los expertos del Fraunhofer IPMS en el stand 1-317 pueden concertarse con antelación en la página web del instituto.
Principios físicos del ISFET de Fraunhofer IPMS
Los ISFET del Fraunhofer IPMS se basan en una tecnología de transistor de efecto de campo de óxido metálico-semiconductor (MOS). La integración de varios ISFET en un pozo n es posible gracias al aislamiento eléctrico, que se consigue implantando fósforo como dopante n en una oblea p. La zona del sensor en contacto con el medio consiste en una capa de óxido metálico, que puede funcionar como sensor de pH o estar recubierta de una membrana selectiva de iones. Para detectar cada ion, el ISFET debe recubrirse con la correspondiente membrana selectiva de iones.
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