Noticio

Laboratorio de fabricación de micro y nano dispositivos fotónicos

Soy un investigador que lleva laborando durante tres años en el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C. a través del programa cátedras Conacyt de la generación 2017. Mi contribución al Centro se ha enfocado en la implementación de instrumentación basada en procesos cuánticos en el microscopio electrónico de barrido. Además, participo apoyando al personal encargado del laboratorio de fabricación de micro y nano dispositivos fotónicos, que consiste en una sala blanca (cuarto limpio) ISO7 con las características básicas para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos basados en tecnología de microelectrónica. En el proyecto que estoy llevando a cabo en la cátedra tiene como título “desarrollo de sistemas ópticos basados en efectos cuánticos para el procesamiento de información” cuyo objetivo principal es:

Investigar y desarrollar metodologías de microscopía moderna utilizando para ello fuentes de luz convencional así como cuántica. Bajo esa premisa, es bien sabido que el modelado de los electrones en un microscopio electrónico está basado en la teoría de la mecánica cuántica. Una de mis contribuciones más importantes para el CIO es la implementación de dos instrumentos de caracterización que se basan en efectos cuánticos montados en el microscopio electrónico de barrido (MEB), que son la catodoluminiscencia (CL) y las corrientes inducidas por el haz de electrones (EBIC, por sus siglas en inglés).

Estas dos implementaciones han sido un desarrollo tecnológico propio cuyo diseño y fabricación se llevó a cabo en el CIO con un costo alrededor del 25 % comparado a un equipo comercial con la misma calidad de resultados de mediciones e imágenes. Por lo anterior mencionado, el CIO tiene uno de los MEB más completos a nivel nacional debido a que cuenta con seis técnicas de caracterización que son electrones secundarios, electrones retrodispersados, espectroscopía de energía dispersiva (EDS), microscopía electrónica de transmisión de barrido, catodoluminiscencia y EBIC, además, de un sistema de litografía por haz de electrones. Como impacto social, estos desarrollos permitieron titular a tres ingenieros cuyos nombres son Hugo Cisneros, Emmanuel Bautista y Christian Santiago, que obtuvieron experiencia en instrumentar en un microscopio electrónico, que es muy poco común en México. Otro proyecto al que he contribuido en su desarrollo con colaboración con la Universidad de Guanajuato, es la implementación de un dispositivo microfluídico para el enfoque de nanopartículas con aplicaciones a citometría de flujo. La citometría de flujo (CF) es una técnica de soporte importante en la medicina para el diagnóstico de enfermedades que requieren del conteo y análisis de la morfología celular, como lo son las leucemias agudas y síndromes linfoproliferativos.

Figura 1. a) Sistema de catodoluminiscencia montado en el MEB. B)Sistema de EBIC para el mapeo de Corrientes inducidas en las muestras bajo observación

La citometría de flujo es una técnica que facilita el análisis de una población de células ya que cada célula se separa individualmente para estudiar su interacción con la luz a determinadas longitudes de onda. Este proyecto de tesis fue desarrollado por la Ing. Rocío Lizbeth Olmos y, consistió en el modelado y desarrollo de un proceso de microfabricación para la implementación de la técnica de enfoque hidrodinámico. Dicha técnica confina un flujo central por medio de dos flujos laterales inyectados a diferentes presiones. En este trabajo se controla el ancho de un microcanal de agua a dimensiones no mayores a 200 micrómetros permitiendo el aislamiento de micropartículas que pueden ser funcionalizadas como biomarcadores para la posible detección de alguna enfermedad. El modelado fue a través del software COMSOL multiphysics y nos permitió comprender el comportamiento del flujo central en relación con la geometría del sistema y a las distintas tasas de inyección de los flujos laterales. La microfabricación se llevó a cabo mediante litografía suave con PDMS (Polidimetilsiloxano) a partir de moldes maestros fabricados por fotolitografía. Este trabajo representa un primer acercamiento para la generación de nuevas tecnologías relacionadas a citometría de flujo utilizando técnicas alternativas de fabricación de bajo costo

También como parte del desarrollo tecnológico en el CIO, se han fabricado minimódulos solares basados en celdas solares de unión PN de silicio. Es bien conocido el proceso de fabricación de paneles solares, que consiste en colocar una capa de EVA sobre un vidrio de grado fotovoltaico, seguido de un arreglo de celdas solares interconectadas, encima de este arreglo se coloca otra capa de EVA para proseguir con un sellado térmico alrededor de 80 °C. La etapa final consiste en colocar todo el arreglo en un marco de aluminio para obtener el panel solar. Sin embargo, una de las propuestas es funcionalizar el EVA para que su trabajo en el panel no sea solo el sellado. El funcionalizado del EVA consiste en agregarles partículas luminiscentes que absorban fotones en el UV y remitan en el infrarrojo para incrementar la eficiencia de conversión de las celdas solares. Cabe mencionar que una celda solar de unión PN convierte la luz en corriente eléctrica a través del efecto fotovoltaico. No obstante, las celdas solares están diseñadas para absorber en el infrarrojo y la parte del UV del espectro solar no se aprovecha y se pierde en forma de calor.

Para finalizar, mi estancia en el CIO ha sido muy reconfortante, me ha permitido realizar colaboraciones con investigadores del centro y brindado la confianza de poder desarrollar algunos proyectos que pueden contribuir al desarrollo de la comunidad científica y social de nuestro país.