Hecho de transistores de silicio de última generación, un sensor de potencia ultrabaja permite escanear en tiempo real el contenido de líquidos como la transpiración. Compatible con electrónica avanzada, esta tecnología cuenta con una precisión excepcional, suficiente para fabricar sensores móviles que monitorean la salud.

Imagina que es posible a través de un pequeño sello electrónico adhesivo pegado al brazo, conocer en tiempo real el nivel de hidratación, estrés o fatiga al hacer jogging. Un nuevo sensor desarrollado en el Laboratorio de Dispositivos Nanoelectrónicos (Nanolab) en EPFL es el primer paso hacia esta aplicación. "El equilibrio iónico en el sudor de una persona podría proporcionar información significativa sobre el estado de su salud, "dice Adrian Ionescu, director de Nanolab. "Nuestra tecnología detecta la presencia de partículas cargadas elementales en concentraciones ultrapequeñas, como iones y protones, lo que refleja no solo el equilibrio del pH del sudor sino también una hidratación más compleja de los estados de fatiga. Mediante una funcionalización adaptada, también puedo rastrear diferentes tipos de proteínas ".

Un chip dos en uno

Publicado en la revista ACS Nano , el dispositivo se basa en transistores que son comparables a los que utiliza la empresa Intel en microprocesadores avanzados. En el transistor "FinFET" de última generación, Los investigadores fijaron un canal de microfluidos a través del cual fluye el fluido a analizar. Cuando las moléculas pasan, su carga eléctrica perturba el sensor, lo que permite deducir la composición del fluido.

El nuevo dispositivo no aloja solo sensores, pero también transistores y circuitos que permiten la amplificación de las señales, una innovación significativa. La hazaña se basa en un diseño en capas que aísla la parte electrónica de la sustancia líquida. "Por lo general, es necesario utilizar por separado un sensor para la detección y un circuito para la computación y la amplificación de la señal, "dice Sara Rigante, autor principal de la publicación. "En nuestro chip, los sensores y los circuitos están en el mismo dispositivo, lo que lo convierte en un 'circuito integrado de detección'. Esta proximidad asegura que la señal no sea alterada o alterada. De este modo podemos obtener medidas extremadamente estables y precisas ".

Pero eso no es todo. Debido al tamaño de los transistores - 20 nanómetros, que es de cien a mil veces más pequeño que el grosor de un cabello; es posible colocar una red completa de sensores en un chip, con cada sensor localizando una partícula diferente. "También pudimos detectar calcio, sodio o potasio en el sudor, "elabora el investigador.

Un sensor con una estabilidad excepcional

La tecnología desarrollada en EPFL se distingue de sus competidores porque es extremadamente estable, compatible con la electrónica existente (CMOS), potencia ultrabaja y fácil de reproducir en grandes conjuntos de sensores. "En el campo de los biosensores, la investigación en torno a la nanotecnología es intensa, particularmente en lo que respecta a los nanocables y nanotubos de silicio. Pero estas tecnologías son frecuentemente inestables y por lo tanto inutilizables por ahora en aplicaciones industriales, "dice Ionescu." En el caso de nuestro sensor, partimos de extremadamente poderosos, tecnología avanzada y la adaptó para detectar la necesidad en configuraciones FinFET de compuerta líquida. La precisión de la electrónica es tal que es fácil clonar nuestro dispositivo en millones con características idénticas ".

Además, la tecnología no consume mucha energía. "Podríamos alimentar a 10, 000 sensores con una sola célula solar, "Afirma el profesor Ionescu.

Elegir la tecnología y la arquitectura adecuadas

Hasta ahora, las pruebas se han realizado haciendo circular el líquido con una pequeña bomba. Los investigadores están trabajando actualmente en un medio para succionar el sudor en el tubo de microfluidos a través de una mecha. Esto eliminaría la pequeña "curita" de análisis de la necesidad de una bomba adjunta.