Las aspiradoras son una parte vital de los procesos, como la liofilización, que se utilizan para fabricar y conservar innumerables artículos de uso diario y deben medirse con precisión. Un spin-off de EPFL, Hexisense, está lanzando al mercado un chip a base de nitruro de galio que puede medir la cantidad de ciertas moléculas de gas de forma económica y con una precisión incomparable.

¿Qué hace un espejo? una taza de yogur, ¿Qué tienen en común una batería de coche eléctrico y una bombilla LED? Todos sus procesos de producción requieren un vacío, es decir, un entorno en el que se eliminan las moléculas de gas. Generalmente, cuando se haya vertido la última gota de una botella, la botella se considera vacía. Físicamente, sin embargo, permanece lleno de gas. Cuando se requiere un vacío, Las bombas de succión dejan una cantidad variable de gas según el proceso utilizado. Por lo tanto, el vacío se evalúa sobre la base de la presión ejercida por el número de moléculas que permanecen en el recipiente. Esta medida es crucial para los fabricantes, y una empresa derivada de EPFL se está preparando para lanzar al mercado un pequeño chip que podría facilitarles la vida.

Una herramienta ideal para liofilizar

Tomemos como ejemplo la liofilización. Esta es una técnica de conservación de alimentos que mantiene su color y textura y la mayoría de sus cualidades nutricionales y sabor. Se utiliza a menudo al investigar y producir alimentos y medicamentos, y consume mucho tiempo y energía. Los artículos se secan al vacío, y el principal escollo es que no existe una forma económica de determinar el momento exacto en el que se puede detener el proceso. Esto significa que la maquinaria realiza más trabajo del necesario. El sensor desarrollado por el Laboratorio de Semiconductores Avanzados para Fotónica y Electrónica de EPFL podría superar este inconveniente al indicar la cantidad restante de vapor de agua en tiempo real.

Los sistemas de vacío contienen varios gases residuales:nitrógeno, oxígeno, argón, hidrógeno, vapor de agua, etc. Para medirlos, Los fabricantes tienen actualmente dos opciones. El económico implica varios métodos para medir la presión total de todos esos gases en función de parámetros como la deformación, desplazamiento y calor. El otro, espectrometría de masas, distingue entre los gases, pero no se puede utilizar en todos los sistemas porque el equipo es caro. El pequeño 0,4 cm ² El chip desarrollado y que pronto será comercializado por la spin-off EPFL tiene como objetivo ofrecer una forma asequible de medir gases individuales en todos los sistemas de vacío.

Usar luz para despegar moléculas de gas

El mini-sensor aprovecha dos características físicas de su componente principal, nitruro de galio:su reactividad a la luz y su condición de semiconductor. En un recipiente de vacío, cuando las moléculas de gas se vuelven menos numerosas, se mueven hacia las paredes y se quedan ahí. Nitruro de galio, cuando se expone a una fuente de luz, repele ciertas moléculas de gas, como el oxigeno. Entonces se coloca un LED en el chip, que despega las moléculas de las paredes. Una vez que la luz se apaga Las propiedades semiconductoras del nitruro de galio permiten que el chip mida la rapidez con que las moléculas de gas regresan a las paredes. Luego, algoritmos específicos analizan el número de moléculas en la superficie junto con la presión parcial de cada gas. Estos diminutos chips cuentan con una excelente eficiencia:por ejemplo, pueden detectar oxígeno dentro del nitrógeno a una concentración inferior al 0,5%.

Un chip para todo uso que es resistente al calor y a los golpes.

Estos chips multiusos son resistentes al calor hasta 250 ° C y no contienen ningún sistema microelectromecánico, lo que significa que pueden soportar vibraciones mecánicas y golpes. Además, a diferencia de los vacuómetros de ionización de baja presión, estos sensores no producen partículas ionizadas ni campos magnéticos que puedan afectar a determinados equipos técnicos. Estas ventajas significan que los chips de nueva generación son muy versátiles, facilitando la vida a sus usuarios porque todo lo que necesitan hacer es colocar los chips dentro de sus sistemas de presión para obtener los datos que necesitan.

Producción en marcha

Los dos inventores, Ian Rousseau y Pirouz Sohi, con el apoyo de varios programas de inicio como Bridge, el acelerador conjunto creado por la Swiss National Science Foundation e Innosuisse, EPFL Innogrant, Habilitar y Venture Kick, ahora están comenzando a producir estos chips. Hexisense, la empresa derivada resultante, tiene como objetivo desarrollar y producir comercialmente los sensores, desde el diseño hasta la caracterización, producción y envasado.