Transistores de nanodetección accionados por tensión

Los sensores a nanoescala tienen muchas aplicaciones potenciales, desde la detección de moléculas de enfermedades en la sangre hasta la detección del sonido dentro de un oído artificial. Sin embargo normalmente los nanosensores tienen que estar integrados dentro de fuentes de alimentación de gran tamaño y circuitos integrados. Unos investigadores de Georgia Tech acaban de hacer una demostración de un sensor a nanoescala que no necesita utilizar todos estos elementos.

Los nuevos nanosensores consisten de unos nanocables autónomos hechos de óxido de zinc. Cuando se les aplica una tensión, los nanocables generan un potencial eléctrico, y pasan a funcionar como transistores.


Zhong Lin Wang, profesor de ciencias de los materiales en Georgia Tech, ha utilizado nanocables piezoeléctricos con anterioridad para construir nanogeneradores capaces de cosechar energía biomecánica, lo que espera que finalmente se pueda utilizar para proporcionar energía eléctrica a los aparatos electrónicos portátiles. El grupo de Wang está tomando partir de las propiedades semiconductoras de los nanocables de óxido de zinc—el potencial eléctrico generado cuando los nanocables se doblan, lo que les permite actuar como transistores.

Los investigadores de Georgia Tech utilizan un cable vertical de óxido de zinc de 25 nanómetros de diámetro para construir un transistor de efecto de campo. El nanocable se incrusta parcialmente en un sustrato y se conecta a la raíz de unos electrodos de oro que actúan como la fuente y como drenaje. Cuando se dobla el cable, la tensión mecánica se concentra en la raíz, y se acumula carga eléctrica. Esto crea un potencial eléctrico que actúa como voltaje de puerta, lo que permite a la corriente eléctrica fluir desde la fuente al drenaje, encendiendo el dispositivo. El grupo de Wang ha puesto a prueba varios métodos para provocar esta reacción, desde la utilización de una sonda a nanoescala para golpear el nanocable, hasta aplicarle gas por encima.

El grupo de Wang es “único en la utilización de nanoestructuras para frabricar algo como esto,” afirma Liwei Lin, codirector de la Universidad de California, Berkeley Sensor y Actuator Center. Los sensores de nanocables podrían utilizarse para dispositivos de detección de alta gama como los escáneres de huellas dactilares, sugiere Lin.

Los anteriores sensores de nanocables estaban atados en ambos extremos, lo que limitaba su rango de movimiento. Wang afirma que los nanocables autónomos se parecen a los pelos sensitivos de la oreja. Si se agrupan en distintas series de longitudes distintas, cada una de ellas capaz de responder a una frecuencia distinta de sonido, los nanocables se podrían utilizar potencialmente para fabricar aparatos auditivos sin baterías, según señala Wang.

El siguiente paso es fabricar series de dispositivos. “Esto es todo un reto puesto que tienes que hacer que el contacto eléctrico sea fiable, pero lo lograremos,” afirma Wang.

Fuente: Technology Review