Intel anuncia implantes cerebrales para 2020

Hola denuevo amigos hoy les traigo esta info que la encontre muy interesante ya que creo que con esto el hombre ya no podra separarse de las maquinas en el futuro, ¿no creen?

El sueño de controlar todo tipo de dispositivos electrónicos que se encuentren a nuestro alrededor es materia de estudio por parte de Intel Corporation, que estima que para el año 2020 ya existirán personas con implantes cerebrales que serán capaces de operar dispositivos tales como teléfonos inteligentes, reproductores de música y hasta sistemas mecánicos elementales.





Los científicos están convencidos de que los consumidores se adaptarán rápida y fácilmente a este nuevo concepto así como también estarán muy deseosos de que ese día llegue cuanto antes a sus vidas. De hecho, afirman que ansían la libertad de poder trabajar sin necesidad de un teclado, de un ratón o de cualquier mando a distancia del que tengan que depender para interactuar con el mundo digital. A pesar de que aún queda mucho camino por recorrer y muchos puntos por aclarar en este tema, es bien sabido que Intel ya ha estado haciendo exploraciones en el campo del fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging) tratando de buscar coincidencias entre patrones cerebrales que puedan coordinar pensamientos afines entre sí. Y así, muchos otros centros de investigación han logrado pequeños avances en la materia. Toyota, por su parte, ha realizado hace poco tiempo demostraciones con sillas de ruedas movilizadas por ondas cerebrales, mientras que en la Universidad de UTA los científicos están perfeccionando transmisores inalámbricos que permiten que el cerebro de un mono pueda controlar un brazo robótico.



Miguel Nicolelis, profesor de neurobiología de la Universidad de Duke y uno de los principales impulsores del proyecto, dijo que los investigadores esperan que su labor resulte útil para ayudar a las personas con deficiencias motoras a que puedan volver a caminar. Un mes antes, un científico de la Universidad de Arizona, informó que había logrado construir un robot que podía ser guiado por el cerebro y los ojos de una polilla. Charles Higgins, un profesor asociado en la universidad, predijo que en 10 a 15 años la gente va a utilizar y familiarizarse con equipos “híbridos” que sean capaces de conjugar una combinación de tecnología electrónica y de tejidos orgánicos vivos.

La idea de avanzar hacia horizontes auxiliares de personas que poseen sus capacidades físicas alteradas es una línea que no dejará de trazarse mientras exista una persona con cualquier grado de minusvalía y/o imposibilidad de manifestarse en plenitud. Por ahora, la ciencia está aún muy lejos de obtener una interfaz de comunicación efectiva con el cerebro humano. Pero si ya está logrando transformar las ondas y señales recuperadas desde nuestra mente en acciones concretas, no existe razón para pensar que no sería posible la creación de un mundo virtual con un amplio espectro de actividad ligada a las ondas cerebrales.


El vicepresidente de investigación de Intel, Andrew Chien, expresando su opinión sobre el tema, aseguró que la gente jamás imaginó hace 20 años que estaría llevando consigo un ordenador y que éste tendría dimensiones tan reducidas que sería capaz de guardarse en un bolso de mano. “Yo no quiero eso. Yo no necesito eso y no creo que eso algún día suceda”, habrían asegurado entonces. Hoy, la gente que transporta y utiliza ordenadores portátiles constituye una marea creciente, imposible de detener. De hecho, la movilidad y la accesibilidad desde cualquier punto son los conceptos fundamentales que rigen la tendencia a futuro de las comunicaciones interpersonales. Y el público acompaña a las empresas que viajan en esa dirección. Las interfaces de usuario de mayor aceptación en el mercado giran en torno a conceptos tales como la intuición, la utilización de materias orgánicas en su desarrollo y el compromiso que adoptan los fabricantes en torno a la preservación del medio ambiente.

Los desarrolladores de Intel aseguran que si se puede llegar al punto de detectar con precisión ciertas palabras específicas y las reacciones que provocan en el cerebro, se estará a un pequeño paso de aplicar la ingeniería inversa de estimular el cerebro para lograr que emita las órdenes necesarias que una interfaz requiera para escribir. Además, comentaron que cada avance que van sumando ayudará a desarrollar microprocesadores más eficientes. “Si podemos ver cómo lo hace el cerebro, entonces podemos ayudar a construir ordenadores más inteligentes”.

Bueno y ustedes que opinan, se pondrian un implante asi?, o tendria que ser AMD para algunos jajajjaj

 

Los autores de este artículo desean expresar su agradecimiento al Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona, por haber proporcionado los ISFET’s utilizados en este trabajo; al Instituto de Investigación del Facultad de Ciencias de la UNI por el financiamiento del proyecto, al Instituto General de Investigación de la UNI; al Lic.Christian Jacinto y al Laboratorio Nº 33 por el apoyo con los reactivos._____________________________________________________________________________________Caracterización Eléctrica y Electroquímica de Sensores tipo Transistor de Efecto de Campo Sensitivo a Iones (ISFET)Gabriel Cava, José Dávila, Salvador Mogrovejo, Abel Gutarra Laboratorio de Catálisis y Medio Ambiente. Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería.E-mail: [email protected] Carlos Silva Laboratorio de Microelectrónica, Pontificia Universidad Católica del Perú.Recibido del 02 de mayo del 2005, aceptado el 01 de junio del 2005
En este trabajo se reportan mediciones eléctricas y electroquímicas obtenidas en sensores químicos ISFET’s fabricados con nitruro de silicio como material sensible al pH y se presenta una breve introducción a sus principios de funcionamiento. Se describen las técnicas de polarización utilizadas para la extracción de las curvas voltaje-corriente, la sensibilidad química y elvoltaje umbral. Además se muestra el montaje experimental de un sistema de detección por inyección de pulsos, el cual resultófuncional.Palabras claves: MOSFET, ISFET, doble capa eléctrica, nitruro de silicio, voltaje umbral.This paper reports electrical and electrochemical measurements obtained for chemical sensors ISFET’s using silicon nitrideas sensitive material to pH and gives a brief introduction to its theory of operation. Additionally we describe the polarizationtechniques used for the extraction of voltage-current curves, chemical sensibility and threshold voltage. Furthermore anexperimental detection system by pulse injection is shown, which was functional.Keywords: MOSFET, ISFET, electrical double layer, silicon nitride, threshold voltage.1. IntroducciónSe han utilizado ampliamente sensores de estado sólidopara la determinación de especies químicas [1]. Es posibledeterminar mediante sensores químicos basados en silicio laconcentración de un gran número de iones y moléculas ensolución. Los sensores que se basan en transistores de efectode campo sensibles a iones (ISFET) ofrecen una alternativainteresante. Los primeros dispositivos de este tipo fuerondesarrollados por Piet Bergveld en 1970 [2]. Su trabajopionero mostró las potencialidades de los chips de siliciopara actuar como sensores de procesos bioquímicos, lo cualha devenido en el concepto moderno de integración analíticaconocido como “lab on a chip”. El ISFET fue presentado porBergveld como un nuevo dispositivo que combinaba laspropiedades químicamente sensibles de las membranas devidrio con las características de conversión de impedanciasde los MOSFET’s. La caracterización de los circuitosintegrados fabricados con tecnología microelectrónica persigue como objetivo asegurar la calidad y funcionalidadde los chips, garantizando así las modificaciones pertinentespara alcanzar el objetivo final. Sin embargo, a pesar de losavances de las últimas décadas aún queda mucho porinvestigar sobre aspectos fundamentales y tecnológicos quemejorarían el funcionamiento de este tipo de sensores y quese extenderían a otras áreas de aplicación de muchaimportancia como la agrícola y el monitoreo de parámetrosmedioambientales. En este artículo mostramos los avancesque nuestro grupo de investigación ha alcanzado en lacaracterización electroquímica de un ISFET y el ensamblajede un sistema de inyección de flujo para la detección dediversos analitos.2. FundamentosEl ISFET es una variante del transistor de efecto de campode metal y óxido conocido en microelectrónica comoMOSFET. La estructura física de un MOSFET se muestra enla figura 1. En este caso, el sustrato es silicio dopado tipo p ytanto la fuente S como el drenador D están formados porsilicio tipo n fuertemente dopado. El gate es un metal que alser polarizado respecto al sustrato crea un campo eléctricoque polariza a su vez al óxido e incrementa la densidad deportadores minoritarios n en la región que separa a S y D(canal de inversión) permitiendo el paso de la corrientedesde la fuente al drenador IDS. El conjunto de ecuacionesque describen los parámetros de un MOSFET se encuentrandeducidas en la bibliografía estándar sobre dispositivossemiconductores [3]. La corriente fuente-drenador en la zonalineal (antes de la saturación) está dada por,1()2oxDSGSThDSDSC WIVVVVL&#956; &#9121;&#9124;=&#8722;&#8722;&#9122;&#9125;&#9123;&#9126;(1)válida para()DSGSThVVV<&#8722;, dondeoxCes lacapacitancia de la capa de óxido cuyas dimensiones son W yL; &#956; es la movilidad de los portadores minoritarios en el canal de inversión; y ThV es el voltaje umbral, que se define como el mínimo potencial que forma un canal de inversión con los portadores minoritarios y a partir del cual seestablece la corriente DSI , su valor es,
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2iDThFBBoxQ QVVC&#966;+=+&#8722;(2)donde Qi es la carga en la zona de inversión, QD es la cargaen la zona de agotamiento. B&#966; se origina por la separaciónentre la energía de Fermi intrínseca iE y su desplazamientocomo consecuencia del dopaje FE . AN y in representan lasdensidades de aceptores y de portadores intrínsecosrespectivamente y q la carga elemental.&#9119;&#9119;&#9120;&#9118;&#9116;&#9116;&#9117;&#9115;=&#8722;=iAFiBnNqkTEEln&#966;(3)Figura 1. Estructura de un MOSFET: G-gate, O-óxido decompuerta, D-drenador, S-fuente, B-sustrato.El potencial de banda plana FBV es uno de losparámetros más importantes que definen la juntura entre lasfases metal-óxido-semiconductor. Físicamente describe lacondición en la cual no hay distribución de carga en el gate ypor lo tanto no hay campo eléctrico polarizante. Su valor estáen función de la diferencia entre las funciones de trabajo delmetal y el semiconductor representados porM&#934;yS&#934; respectivamente,MSiDFBoxQ QVqC&#934; &#8722;&#934;+=&#8722;(4)En el caso del semiconductor, la función trabajoinvolucra la afinidad electrónica &#967; además de los parámetrosconocidos,&#9119;&#9119;&#9120;&#9118;&#9116;&#9116;&#9117;&#9115;+&#8722;+=&#934;iAicSnNqkTqEEln2&#967;(5)Las ecuaciones (1) a (5) son válidas para el MOSFET.Sin embargo para el ISFET existe una diferenciafundamental en cuanto a su estructura física. En lugar delmetal, el ISFET expone el óxido al contacto directo con unelectrolito, como se observa en la figura 2. La polarizaciónse hace a través de un electrodo de referencia y ladistribución de campo eléctrico que originan los potencialesde polarización son de diferente naturaleza queM&#934; ,teniendo en cuenta esta modificación, el voltaje de bandaplana está dado por,0siDFBrefsoloxQ QVVqC&#968;&#967;&#934;+=&#8722;&#8722;&#8722;&#8722;(6)donde refV es el potencial generado en la interfase entre elelectrodo de referencia y el electrolito, 0&#968; es el potencialgenerado en la interfase electrolito-óxido, sol&#967; es el potencialoriginado por las moléculas polares del solvente en lasuperficie del dieléctrico.Figura 2. Estructura de un MOSFET: ER-electrodo dereferencia, O-óxido de compuerta, R-resina epóxica, D-drenador, S-fuente, B-sustrato.Los procesos que tienen lugar en la interfase dieléctrico-electrolito y su relación con la respuesta del dispositivo alvariar el pH del medio son todavía objeto de estudio. Losmodelos propuestos inicialmente consideraban que lasdistribuciones de carga y el potencial generado en lainterfase óxido-electrolito eran consecuencias de procesos dedifusión en analogía al comportamiento de los electrodos devidrio. Según esto, al hidratarse el óxido de compuerta delISFET, las especies iónicas del electrolito atravesaban alóxido hasta la superficie del semiconductor. Estudiosposteriores [4] comprobaron que la respuesta de los ISFET’sera mucho más rápida que la esperada según los procesos dedifusión a través de un aislante, y además el espesor de lacapa de óxido no influía en el tiempo de respuesta. Asímismo, para ISFET’s con puertas de materiales concoeficientes de difusión menores que el del óxido de siliciola sensibilidad al pH observada era mayor.De acuerdo con la teoría de enlaces locales [5], existeuna acumulación anisotrópica de iones en la interfase entreuna superficie electroquímicamente activa y un electrolito(Figura 3). Según la teoría de Gouy – Chapman – Stern [6],debido a su carga y tamaño variable los iones forman unadoble capa eléctrica definida por dos planos llamados a suSDBn+n+OSi - pVDVGSERRRElectrolitoSDBn+n+OGSi - pVDSVGS
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vez plano interior de Helmholtz (PIH) y plano exterior deHelmholtz (PEH) cerca de la superficie seguida de una capadifusa de cargas mas o menos móviles hacia el seno delelectrolito. Figura 3. Distribución espacial de carga y potencial en lainterfase nitruro de silicio / solución.Actualmente las técnicas de fabricación de películasdelgadas permiten sustituir o añadir a la capa de óxido otrosmateriales aislantes cerámicos con superiores propiedadesfísico-químicas. En este trabajo el material aislante expuestoal medio es el nitruro de silicio. Para este tipo de material,los átomos de Si y N superficiales tienen la capacidad dehidrolizarse o liberar protones reversiblemente en función ala densidad de enlaces OH superficiales (sitios activos) y dela acidez del medio. Específicamente, los posibles enlacessuperficiales para una capa de43NSi son [7],+&#8722; +&#8660;HSiOSiOH++ &#8660;+2SiOHHSiOH23SiNHHSiNH+++&#8660;El desarrollo de las ecuaciones termodinámicas de lasreacciones anteriores lleva a una forma simple de la ecuacióndel potencial de interfase en función del pH la cual indicauna relación lineal para un amplio rango de pH, es decir secumple que, 0pH&#968;&#945;&#8706;=&#8706;(7)donde &#945; está determinada tanto por la temperatura comopor la densidad y tipo de sitios activos que son capaces dehidrolizarse.3. Parte ExperimentalComponentes y dimensiones del ISFETEl sustrato del ISFET es de silicio tipo p dopado conBoro el cual presenta una resistividad de 40 &#937;.cm. Elaislante de compuerta es una película delgada de Si3N4depositada sobre una película de SiO2. Una cubierta epóxicadeja únicamente la superficie del Si3N4expuesto alelectrolito (Figura 4). El ISFET se encuentra adosado a uncircuito impreso y conectado con pistas de cobre como semuestra en la figura 5. Para el presente trabajo se utilizaronISFET’s fabricados en el Centro Nacional deMicroelectrónica en Barcelona – España.Figura 4. Micrografía del ISFET. La línea de mayorlongitud indica el ancho W (500 &#956;m) y longitud L (10 &#956;m)del canal.Figura 5. Fotografía del ISFET adosado a un circuitoimpreso.|Si| Si|Si|Si|Si|2OH +3NH +O&#8722;OH2NH–––––|Si |Si O&#8722;O&#8722;––Distribución de cargaPIHPEH** Capa de HelmholtzCapadifusaIonsolvatadoX0&#968;
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Sistema de caracterización eléctricaPara medir IDS se utilizó el convertidor corriente –voltaje de la figura 6 (formado por U1 y R1) el cual presentauna impedancia de carga casi cero debido a que la entrada noinversora está conectada a tierra y esto hace que la entradainversora aparezca como tierra virtual. La corriente sinembargo fluye a través de la resistencia R1 generando a lasalida de U1 un voltaje Vout = -IDS x R1. La siguiente etapadel circuito es un filtro de 2do orden pasa bajo con célulaSallen-Key ajustado a una característica Butterworth.Para este caso se ajustó el convertidor I-V a unatransimpedancia de 1 mV/µA. La frecuencia de corte delfiltro pasa bajo, tomando R1=R2=R y C1=C2=C, está dadaporRCf&#960;2210 =y fue ajustada a 10Hz.Las mediciones de IDS – VDS e IDS – VGS se obtuvieronbajo condiciones de oscuridad a temperatura ambiente consoluciones buffer de valores de pH entre 2 y 12 para distintascondiciones de operación. Para la polarización de la puertase utilizó un electrodo de referencia comercial de Ag/AgClde doble unión líquida marca Hanna Instruments. Losresultados de esta primera caracterización electroquímica semuestran en las figuras 7, 8, 9 y 10.Tanto la polarización del ISFET como la obtención delas curvas se realizaron de manera automática utilizando unainterfase de adquisición de National Instruments modelo PCI6229 con cable y bornera blindada para conseguir la máximaatenuación del ruido. Los instrumentos virtuales para elmanejo de la interfase de adquisición de datos y la toma yalmacenamiento de los mismos fueron desarrollados en elprograma LabVIEW de National Instruments.En la figura 10 se observa que el ISFET es undispositivo cuyo voltaje umbral depende del pH del medio.Además se encontró que los niveles de corriente de drenadorIDS resultan proporcionales y reproducibles en función a losniveles de pH de la solución analizada bajo las mismascondiciones de polarización tanto en la zona lineal como enla zona de saturación (Figura 11).Figura 6. Circuito de medición y polarización del ISFET.012340123456pH = 7I DS(mA)VDS(V)VGS(V)2.01.52.53.53.04.0Figura 7. Curvas IDS-VDS características adquiridas a pH 7.012340.01.02.03.0pH = 7Gráfica IDS vs. VGS para una solución de pH=7I DS(mA)VGS(V)VDS(V)2.01.51.00.5Figura 8. Curvas IDS-VGS características adquiridas a pH 7.
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012301234pHVGS= 3.0 V1074I DS(mA)VDS(V)Figura 9. Curvas IDS-VDS para distintos valores de pH.012340.00.51.01.5pH = 4pH = 7pH = 10VDS= 0.5 VGráfica IDS vs. VGS para distintos valores de pHI DS(mA)VGS(V)Figura 10. Curvas ID-VGS para distintos valores de pH.0246810 12 141.01.52.02.53.03.5Zona Lineal(VDS=0.5 V y VGS=3.0 V)r2 = 0.9925r2 = 0.9998Zona de Saturación(VDS=2.5 V y VGS=3.0 V)Gráfica IDS vs. pHI DS(mA)pHFigura 11. Curvas IDS-pH tanto para la zona lineal comopara la de saturación.Determinación del voltaje umbralSegún la ecuación (1), IDS es proporcional a VGS paravalores fijos de VDS. Esto se observa en la figura 10. Paravalores pequeños de VDS se observa que esta región no esexactamente lineal sino que su pendiente tiende a disminuirde manera suave. El problema consiste en hallar el valor deVGSpara el cual empieza la zona lineal. Así elcomportamiento de la transconductancia, cuyo valor es, DSmGSIgV&#8706;=&#8706;(8) será creciente hasta llegar al inicio de la zona lineal paraluego disminuir progresivamente y de manera suave (figura12). Esto significa que el valor de VGS correspondiente almáximo valor de la transconductancia es el valor dondecomienza la zona lineal. Si realizamos una extrapolaciónlineal en esta zona, el intercepto con el eje correspondiente aVGS ( 0ThV ) nos dará un valor muy cercano al voltaje umbral,que puede ser escrito como,0ThThVV&#947;=&#8722;(9)donde &#947; es una constante. Así obtenemos el valor del voltajeumbral en función del pH del medio (figura 13) La principaldesventaja de este método es que, al ser un métododerivativo, es muy sensible al ruido. Sin embargo, en laetapa final y al utilizar una extrapolación por mínimoscuadrados se elimina la mayor parte del ruido presente en laseñal original. Este método de extracción del voltaje umbrales también conocido como Método de extrapolación en lazona lineal.01230.00.10.20.30.40.50.60.7pH = 4pH = 7pH = 10Primeras Derivadas de IDS con Respecto a VGSPrimera Derivda deI DSVGS(V)Figura 12. Primera derivada suavizada de IDS con respectoa VGS en la zona lineal.0246810 12 140.00.20.40.60.81.060.1 mV/pHr2= 0.9985Gráfica Voltaje Umbral VTH vs. pHVTh(V)pHFigura 13. Gráfica Voltaje umbral vs. pH obtenida por elmétodo de extrapolación en la zona lineal.
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Construcción del sistema de detección porinyección de pulsosPara estudiar la sensibilidad y tiempo de respuesta delISFET, se montó el sistema de inyección de flujo que semuestra en la figura 14. Una bomba peristáltica(MATERFLEX, Cole-Parmer) impulsa un flujo continuo deagua que pasa por el reactor (en el cual se encuentran elISFET y un microelectrodo de referencia de Ag/AgClfabricado para este trabajo) y descarga en el sumidero. Elanalito se introduce al sistema por medio de una bomba dispensadora (IWAKI WALCHEM, EW10) que inyectapulsos de volumen discreto en un rango de 22 a 110 &#956;L/pulso. La mezcla de ambos fluidos ingresa al reactor,donde es detectado por el ISFET generando señales eléctricas que son leídas y transmitidas a una PC por mediode una interfase de adquisición (National Instruments, PCI6229). Los datos son graficados y almacenados on line pormedio de aplicaciones generadas con el programa LabVIEW de National Instruments.Fabricación del microelectrodo de referencia deAg/AgClEl alambre de Ag/AgCl fue fabricado porelectrodeposición de AgCl sobre un alambre de Ag(>99.99%) de 8 cm de largo y 0.1 mm de diámetro. Elalambre de plata fue anodizado en régimen potenciostático a1.2V en una solución de KCl 1M, ajustada a pH 4.2 parafavorecer la deposición de AgCl debido al medio ácido, porespacio de 60 minutos bajo agitación continua y atemperatura ambiente. El ajuste de pH se realizó utilizandoHCl para evitar agentes interferentes en el medio debido alión común. Al final del proceso el alambre presentó un colorplomo oscuro. Inmediatamente después el alambre de Ag fuelavado con agua destilada y acondicionado en una soluciónde KCl 0.01 M por 24 horas.La calibración del pseudoelectrodo se realizó medianteadiciones controladas de KCl utilizando una micropipetamarca BOECO modelo 100-1000. El potencial fuedeterminado utilizando un pH-metro – voltímetro con unaprecisión de 0.01 mV frente a un electrodo comercial deAg/AgCl de doble unión líquida con solución interna deKNO3, ambos marca Hanna Instruments. La curva decalibración se muestra en la figura 15. El pseudoelectrodopresentó una respuesta nerstiana con una deriva temporal de0.1 mV/h.Para la fabricación del microelectrodo se utilizó comorecámara una pipeta_Pasteur estándar y como puente salinose depositó en caliente una gelatina de agar al 1%, preparadaen una solución de KCl 3.5M, en la punta de la pipeta ycuidando que no se formaran burbujas. Se dejó enfriar atemperatura ambiente por espacio de una hora y seacondicionó en una solución de KCl 0.01M por 3 horas. Elesquema del microelectrodo de referencia se puede apreciaren la figura 16. El potencial presentado por el microelectrodo fue de56.5 ± 0.5mV frente a un electrodo comercial de Ag/AgClFigura 14. Diagrama general del sistema de inyección de flujo.BombadosificadoraBombaperistálticaReactorSumideroAguade grifoAnalitoISFETElectrodode referencia
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de doble unión líquida en pruebas con soluciones buffer dediferentes valores de pH. El microelectrodo presentó unaderiva temporal de 0.2 mV/h.012345610015020025055.2 mV/log[Cl-]r2= 0.9999Curva de Calibración - Electrodo de Ag/AgClVoltaje (mV)- log[Cl-]Figura 15. Curva de calibración del pseudoelectrodo dereferencia.Figura 16. Diagrama del microelectrodo de referencia deAg/AgCl fabricado.Calibración del sistema de detección porinyección de pulsosEn estas pruebas se utilizó como analito una soluciónbuffer de pH = 2 de concentración 0.5M. Para cada volumeninyectado se muestra una secuencia de pulsos que permitenapreciar una buena reproducibilidad en la amplitud de laseñal del ISFET (IDS). La rapidez de la respuesta es menorque 1s, lo que es relativamente rápido para señalesbiomédicas. En la figura 17 se han graficado los máximos dela señal del ISFET para diferentes volúmenes inyectados delanalito, de esta forma se puede obtener una curva decalibración para aplicaciones prácticas. Cabe resaltar lalinealidad en el rango medido (Figura 18).020 40 60 80 100 12025 &#956;A**110 &#956;L/pulso66 &#956;L/pulso22 &#956;L/pulsoRespuesta del ISFET en Flujo ContinuoSeñal ISFET(u.a.)Tiempo (s)Figura 17. Respuesta del ISFET para diferentes volúmenesinyectados del analito.20406080100 12050100150200250300r2 = 0.9981Amplitud del Pulso vs. Volumen InyectadoSeñal ISFET (&#956;A)Volumen Inyectado (&#956;L)50 mL/minFigura 18. Calibración de la señal del ISFET con elvolumen de analito inyectado.En algunas aplicaciones es importante variar el tiempode permanencia del analito en el sistema. Por ello esconveniente analizar la respuesta del ISFET cuando el flujodel fluido de arrastre varía. En la figura 19 se observa quecuando el flujo de agua es menor, mayor es el intervalo detiempo necesario para que el pulso retorne a su valor inicial,lo cual indica mayor tiempo de permanencia del analito enel sistema. En la figura 20 se muestra una curva decalibración registrando los máximos de la señal del ISFETpara diferentes valores del flujo de arrastre. En este casotambién se observa gran linealidadTodos los reactivos utilizados en el presente trabajofueron de grado P.A. (para análisis). Se utilizó también aguatridestilada con una conductividad de 1 µS/cm. Para asegurarque las superficies de los ISFET’s se encontraban libres desuciedad se lavaron en HF al 2% por 15 segundos seguido deun enjuague con agua destilada. Antes de su uso cada ISFET
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02040608010050 &#956;A**50 mL/min100 mL/minSeñal ISFET(u.a.)Tiempo (s)5 mL/minFigura 19. Respuesta del ISFET a diferentes flujos del fluidode arrastre.020406080 100 120160200240280320360110 &#956;L/pulsor2 = 0.9896Amplitud del Pulso vs. FlujoSeñal ISFET (&#956;A)Flujo (mL/min)Figura 20. Calibración de la señal del ISFET con el flujodel fluido de arrastre.solución buffer de pH 7 por espacio de 10 minutos. Despuésde usado cada ISFET era lavado nuevamente con aguadestilada. Los ISFET’s fueron almacenados secos, en unempaque antiestático.4. ConclusionesSe ha caracterizado eléctrica y electroquímicamente unsensor basado en un ISFET de canal n. Se midieron lascurvas corriente-voltaje del drenador mostrando las zonascaracterísticas lineal y de saturación. Se obtuvo unaexcelente linealidad en la respuesta del voltaje umbral enfunción de la acidez del electrolito en un rango de pH entre 2y 12. El sensor y el microelectrodo de referencia (fabricadopara este trabajo) fueron introducidos en una pequeñacámara integrada a un sistema de inyección de pulsos.Fueron detectados con facilidad pulsos de 22&#956;L de unasolución buffer de pH = 2 de concentración 0.5M contiempos de respuesta menores que 1 s. Las pruebas con volúmenes variables del analito, y flujos variables del fluidode arrastre demuestran una buena reproducibilidad en larespuesta de la señal eléctrica del ISFET. Estascaracterísticas en conjunto, evidencian la factibilidad de usareste sensor para monitorear diferentes tipos de analitos cuya acción sobre el medio sea modificar el pH. Sin embargo este criterio abre una gama mayor de posibilidades teniendo en cuenta que la polarización de la puerta podría originarse por reacciones enzimáticas o por efectos de polarización al fijar complejos antígeno-anticuerpo. Estas opciones serán estudiadas en los próximos trabajos de investigación.Agradecimientos Los autores de este artículo desean expresar su agradecimiento al Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona, por haber proporcionado los ISFET’s utilizados en este trabajo; al Instituto de Investigación del Facultad de Ciencias de la UNI por el financiamiento del proyecto, al Instituto General de Investigación de la UNI; al Lic.Christian Jacinto y al Laboratorio Nº 33 por el apoyo con los reactivos._____________________________________________________________________________________1. S. Middelhoek, “Celebration of the tenth transducersconference: The past, present and future of transducer researchand development”, Sensors and Actuators A Physical, vol 82,n1 1-3, 2000, p.2-23.2. P. Bergveld, Developments of an ion-sensitive solid-statedevice for neuro-physiological measurements, IEEE Trans.Biomed. Eng BME-17 (1970).3. Sze, S. M., Physics of Semiconductor Devices, Wiley –Interscience (1969).4. W.M Siu, R. S. C. Cobbold, “Basic properties of theelectrolyte-SiO2-Si system: physical and theoretical aspects”,IEEE Transactions on Electro Devices, vol 26, nº 11, 1979, p1805-1815.5. D. E. Yates, S. Levine and T. Healy; Site-Binding Model ofthe Electrical Double Layer at the Oxide/Water Interface, J.Chem. Soc. Farady (1974).6. J. O’M Bockris, A. K. N. Reddy; Electroquímica Moderna,Vols. 1 y 2. Editorial Reverte (1980).7. E. Valdés, “Análisis Integral del ISFET: SistemaAutomatizado de Caracterización”, Memoria presentada comotrabajo de investigación de Tercer Ciclo en IngenieríaElectrónica, Universidad Autónoma de Barcelona, (1997).

 

En resumen cuando nosotros emitimos una orden cerebral va acompañado de un nivel de potencial electrico, la idea de Intel es aprovechar este fenomeno. y asi como el cerebro da ordenes a las diferentes ordenes del cuerpo tambien por medio de un agente podria dar ordenes a elementos externos

 

Preparación de monocapas orgánicas por auto-ensamblaje molecular sobre silicio



Introducción

En los últimos años se han realizado muchas investigaciones acerca de la formación de monocapas orgánicas auto-ensambladas sobre diversos tipos de sustratos entre los cuales el oro ha sido el más utilizado. Las películas delgadas orgánicas aislantes son de gran interés en la fabricación de sensores químicos de efecto de campo debido a que los materiales inorgánicos comúnmente utilizados para ese fin, tales como el SiO2, Si3N4, etc., pierden sus propiedades dieléctricas cuando se requieren recubrimientos de tan solo unos nanómetros. La industria de semiconductores utiliza actualmente monocapas orgánicas como capas de pasivación de silicio en celdas solares o como plantillas para hacer crecer sobre ellas cerámicos de alta resistencia. El silicio es el elemento más ampliamente utilizado para la fabricación de chips y debido a los fuertes enlaces Si – C que se forman entre el sustrato de silicio y las monocapas orgánicas, esta estructura posee una gran estabilidad.

Nuestro interés en este proyecto es el uso de estas películas orgánicas para fabricar biosensores basados en el principio de efecto de campo). Debido a sus excelentes propiedades dieléctricas como a la posibilidad de darles funcionalidad para interaccionar específicamente con biomoléculas tales como proteínas y ADN, las monocapas auto-ensambladas ofrecen grandes posibilidades de innovación en el desarrollo de biosensores de alta sensibilidad.



Auto-ensamblaje molecular

El auto-ensamblaje molecular es el ensamblaje de moléculas en una geometría bien definida sin la necesidad de manipularlas directamente con una fuente externa. Existen dos tipos de auto-ensamblaje molecular, el intramolecular y el intermolecular. El auto-ensamblaje intramolecular consiste básicamente en la habilidad de ciertas moléculas (Ejm. polímeros) de plegarse sobre sí mismas formando estructuras complejas, mientras que el auto-ensamblaje intermolecular consiste en la formación de estructuras supramoleculares a partir de moléculas individuales.



Formación de las monocapas sobre silicio

La formación de una monocapa orgánica sobre una superficie de silicio posee varias etapas bien definidas (Ver figura 1):

1) Pasivación del silicio: a una pieza de silicio con su capa de óxido nativo se le aplica un tratamiento químico utilizando ácido fluorhídrico para crear grupos funcionales Si-H en toda su superficie.

2) Formación de la monocapa: la pieza de silicio pasivada se coloca en una solución de 1-alquenos ó 1-alquinos funcionalizados y se le aplica un tratamiento térmico. El resultado es la formación de una monocapa orgánica aislante sobre el silicio.

3) Funcionalización de la monocapa: las cadenas carbonadas pueden ser funcionalizadas substituyendo los grupos R por grupos funcionales capaces de interaccionar selectivamente con ciertas biomoléculas tales como anticuerpos y ADN (Ej. amino, carboxilo, etc.).





Figura 1





El seguimiento de los pasos anteriores dará como resultado una monocapa funcionalizada de tan solo algunos nanómetros de espesor (aproximadamente 2 o 3 nm para una cadena de 20 carbonos).



El presente estudio se encuentra en su etapa inicial.



Cooperación

El presente proyecto se realiza en cooperación con el Laboratorio de Bioinformática y el Laboratorio de Enfermedades Infecciosas de la Universidad Peruana Cayetano Heredia, y el Laboratorio de Microelectrónica de la Pontificia Universidad Católica del Perú.



Financiamiento

El presente proyecto es actualmente financiado por el Concejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONCYTEC.



Información de contacto

Gabriel I. Cava Díaz

Grupo de Materiales Nanoestructurados

Facultad de Ciencias - UNI

Tel. 4811070 anexo 382

Email. [email protected]

 

El objetivo del anterior proyecto es la preparacion de biosensores de alta sensibilidad, es decir estos biosensores se encarfgarian de abrir y cerrar ventanas, o tambien como biomedio de comunicacion