Sensor ultra preciso en escala de chip detecta cambios en condiciones medioambientales


Siendo excelentes transductores, pudiendo convertir pequeñas variaciones del índice refractivo local en cambios de espectro medibles, las cavidades de resonancia son usadas de manera extensiva en una variedad de disciplinas que van desde calibres bio sensibles y de presión a espectroscopias atómicas y moleculares. Los resonadores microring y microdisk en escala de chip son ampliamente utilizados para estos objetivos debido a su tamaño miniatura, relativa facilidad en el diseño y fabricación, factor de alta calidad, y versatilidad en la optimización de su función de transferencia.

El principio de operación de los sensores resonadores está basado en monitorear el espectro de dependencia de los resonadores sujetos a las variaciones por minuto de su alrededor (por ejemplo diferentes tipos de átomos, moléculas, gases, presión y temperatura). Sin embargo a pesar de los importantes logros, dichos sensores ópticos son limitados en su desempeño y su tamaño en miniatura es un elemento altamente desafiante.

Hoy, un equipo de la Universidad Hebrea de Jerusalem ha presentado un sensor en chip capaz de detectar cambios de frecuencia pequeña sin precedentes. El enfoque consiste en dos resonadores microring, sirviendo uno como artefacto de sensibilidad y el otro jugando un rol de referencia, por lo tanto eliminando fluctuaciones medioambientales y sistemáticas como la temperatura y la frecuencia laser.

“Hemos demostrado aquí una precisión record de alta sensibilidad en un artefacto con un impacto pequeño que puede ser integrado con un standard de tecnología CMOS, forjando el camino para medidas más extravagantes como la detección de una partícula y termométricas de alta precisión en un chip” dijo el Prof. Uriel Levy, Director del Centro Harvey M. Krueger para Nanociencia y Nanotecnología en la Universidad Hebrea de Jerusalem, y miembro del claustro del Departamento de Física Aplicada y el Instituto Rachel y Selim Benin de Ciencias de la Computación e Ingeniería.

Entre las innovaciones realizadas que hicieron posible este desarrollo se encuentra la integración de la escala chip de medida y un esquema circular que traduce los efectos de medidas desde el dominio óptico al dominio de frecuencia radial. Esto ha permitido a los investigadores cuantificar las capacidades de su sistema usando tecnologías bien establecidas, como los contadores de frecuencia, analizadores de espectro y estándares atómicos.

La investigación aparece en la revista Optica, publicado por The Optical Society. Los resonadores fueron fabricados en el Centro de la Universidad Hebrea para Neurociencia y Nanotecnología.