Científico de la UNAM perfecciona obleas de silicio

Por Marytere Narváez

Mérida, Yucatán. 2 de marzo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Antonio del Río Portilla, investigador del Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), desarrolla un proceso tecnológico para perfeccionar las multicapas nanoestructuradas de silicio poroso, con el objetivo de perfeccionar biosensores ópticos —dispositivos que detectan y miden una sustancia de interés biológico y la traducen en una señal óptica que se puede interpretar con mayor facilidad, como podría ser un cambio de color.

Silicio poroso luminiscente en el naranja cuando se ilumina con luz ultravioleta.

"El proceso electroquímico para fabricar silicio poroso inicia cuando atacamos las obleas de silicio con ácido fluorhídrico (HF), le ponemos una corriente y removemos las moléculas de silicio para generar poros de tamaños nanométricos. La luz no ve esos tamaños pero sí los siente. Podemos hacer muchos o pocos poros, y de acuerdo con esto se modifica el índice de refracción del material", comentó en entrevista el investigador.

Filtro con multicapas de silicio que bloquea el rojo Filtro fabricado con multicapas de silicio poroso que bloquea el rojo.Debido a este cambio en la transformación de la luz es posible construir estructuras que reflejan toda la luz o una sola longitud de onda, es decir, puede reflejar solo un determinado color. Con esto, un espejo puede reflejar únicamente la radiación que emite una molécula, que es la que será colocada en los sensores.

El espejo es conformado por un conjunto que puede tener entre 100 y 200 capas de silicio poroso de diferente índice de refracción. En la primera capa se adhiere una sustancia llamada fluoresceína, que emite una sola longitud de onda (o solo color) en contacto con el alcohol. De esta manera, también funciona como un detector de alcohol como el que emplean las autoridades para determinar el nivel de esta sustancia en el organismo de una persona.

"Si yo tuviera solamente la capa de fluoresceína, al momento de aplicar el alcohol la luz puede salir para un lado distinto de aquel desde el que yo la estoy viendo, y pierdo que había alcohol. Pero si yo le pongo el espejo, la radiación que salga hacia otro lado será reflejada nuevamente hacia mí y con ello aumento la sensibilidad. Estos son los biosensores que desarrollamos", apuntó.

Aplicaciones de biosensores

antonio del rio portilla01 Esta aplicación puede ser útil para cualquier biosensor óptico de cualquier sustancia que emita alguna luz cuando interactúa con otra sustancia química. El investigador señaló que el principio físico fue demostrado y se construyó el dispositivo para darlo a conocer, ya que existe la posibilidad de colaborar con empresas para objetivos más específicos.

Esta investigación inició en 1993, con el objetivo de encontrar una forma de describir el índice de refracción de una de las capas de silicio. Estas capas son desordenadas, dependiendo del tipo de porosidad que tengan. "No es lo mismo el índice de refracción de espaguetis que de esponjas, lo que queríamos era utilizar métodos matemáticos para poder describir el índice de refracción dependiendo de las condiciones de preparación del silicio poroso", comentó Del Río Portilla.

"Existen diversas aplicaciones de biosensores en nuestra vida cotidiana, por ejemplo en medicina, donde se utilizan dispositivos que nos permiten medir sustancias bioquímicas claves para detectar enfermedades. Otras aplicaciones son la detección de drogas para control en biorreactores que hacen fármacos en la industria y la investigación de procesos biológicos básicos. El silicio poroso ya se usa para material antirreflejante, colocándose arriba de las celdas fotovoltaicas para permitir que la luz pase en una dirección de ida, pero no de regreso. "Cuando la rebota aumenta la probabilidad de que le peguemos a un electrón y se genere una corriente eléctrica, esto se usa ya para las celdas fotovoltaicas", indicó el investigador.

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