Un equipo de investigadores ha desarrollado una nueva tecnología para construir un espectrómetro Raman portátil de bajo coste
La espectroscopia Raman es una técnica esencial utilizada en el estudio de materiales (incluidas las nanoestructuras) y de sistemas biológicos para analizar su composición. Sus aplicaciones van desde la industria médica hasta las exploraciones planetarias. A pesar de su popularidad como herramienta no destructiva, rápida y eficiente para la identificación y comprobación de múltiples sustancias, históricamente, los espectrómetros Raman han sido voluminosos y caros. En un esfuerzo por hacerlos más pequeños, baratos y capaces de proporcionar resultados utilizables, una iniciativa del proyecto IoSense, financiado con fondos europeos, ha desarrollado un nuevo sistema con una tecnología de integración en chip. Puede utilizarse para producir escáneres portátiles o incluso incorporarse en un teléfono inteligente.
En una nota de prensa de Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (imec) socio del proyecto se indica que los productos portátiles existentes en el mercado «no alcanzan el rendimiento deseado para las aplicaciones más complejas debido en gran medida a la limitada capacidad para adaptar la escala de la espectrometría Raman dispersiva convencional a través de la que la luz dispersa se concentra en una apertura». A esto se añade: «Adaptar la escala al tiempo que se mantiene una resolución espectral alta (< 1 nm) conlleva reducir el tamaño de la apertura lo que limita el rendimiento óptico. Gracias a este nuevo concepto pendiente de patente imec ha sido capaz de superar esta barrera de rendimiento».
La nota de prensa señala que «es posible obtener tanto un rendimiento óptico alto como una resolución espectral alta con un dispositivo en miniatura» gracias a la «paralelización masiva de interferómetros de guía de onda integrados monolíticamente sobre un sensor de imagen CMOS». Y continúa: «Este novedoso sistema está integrado en la plataforma biofotónica de nitruro de silicio (SiN) de imec, lo que garantiza robustez y compatibilidad con la fabricación de grandes volúmenes».
Aplicaciones diversas
Según Pol Van Dorpe, miembro principal del equipo técnico de imec, las áreas en las que se podría implementar esta nueva tecnología incluyen «el análisis de alimentos, la detección de melanomas o la hidratación de la piel. En el ámbito médico, vemos oportunidades para realizar mediciones en línea durante operaciones o endoscopias. Y en el caso de la exploración espacial, la capacidad de analizar materiales con un sistema compacto tiene un valor incalculable».
La espectroscopia Raman, que utiliza la dispersión inelástica de la luz que incide sobre un material, recibe su nombre por Sir Chandrasekhara Venkata Raman, galardonado con el Premio Nobel de Física en 1930. La técnica implica el análisis de modos de vibración, rotación y otros modos de baja frecuencia en un sistema. La luz interactúa con la materia de varias formas: atraviesa algunos materiales, mientras que se refleja o dispersa al incidir sobre otros. Tanto el material como la longitud de onda de la luz influyen en esta interacción. La espectroscopia se define como el estudio de esta luz.
El proyecto IoSense (Flexible FE/BE Sensor Pilot Line for the Internet of Everything) que apoyó parte del trabajo de imec fue creado para desarrollar «la base para el aumento de la capacidad de fabricación de sensores discretos e integrados y soluciones de sistemas de sensores en Europa incluido el desarrollo del diseño y las pruebas de diferentes cadenas de suministro especializadas en aplicaciones clave» según se indica en el sitio web del proyecto. IoSense tiene como objetivo diversas áreas como las de la movilidad inteligente la sociedad la energía y la salud.
