Diseño y construcción de un sistema con sonda nanométrica para análisis en microfluidos

Abstract

La Nanociencia ha permitido explotar nuevas propiedades y fenómenos que emergen a dicha escala, lo cual ha traído consigo el desarrollo de nuevas tecnologías. Por ejemplo, las propiedades piezoeléctricas de los cristales de forma de diapasón vienen siendo utilizados en diferentes aplicaciones tales como, por ejemplo, biosensores [1] y sensor de fuerza (incluyendo microscopios de fuerza atómica (AFM) [2] [3]). Otras de sus cualidades incluyen su bajo consumo de energía, bajo costo, alta precisión y larga estabilidad. En la presente tesis se investiga el uso de cristales de forma de diapasón como sensores de viscosidad de películas delgadas, con miras a sus aplicaciones como adhesivos o lubricantes. La estrategia que seguir consiste en vibrar un diapasón de cuarzo a su frecuencia de resonancia; El diapasón lleva adherido en uno de sus brazos una fibra de carbono de 7 μm de diámetro y se aproxima a una pequeña cantidad (µL) de fluido depositada sobre una superficie lisa. Cuando la punta del diapasón se acerca y entra en contacto con el micro fluido la amplitud de vibración decae bruscamente, lo cual es atribuido a la formación del menisco que ocurre entre el líquido y la superficie de contacto de la sonda, esta masa adicional hace que haya un cambio de frecuencia de resonancia en el diapasón, generando un cambio de amplitud brusco. El acercamiento se realiza primero a pasos del orden de micrómetros. Una vez dentro del fluido, el avance de la punta prosigue a pasos de dimensión nanométrica. Subsecuentemente se procede a retirar la sonda hasta salir del líquido. Durante todo este proceso se monitorea la amplitud de vibración y la posición de sumergimiento. Tal como se evidencia en los resultados experimentales, el proceso de inmersión y retiro de la sonda resulta en una curva de histéresis, la cual proporciona información de la tensión superficial del microfluido. Una de las aplicaciones de este equipo es de tipo industrial, pues permitiría analizar películas delgadas viscosas (adhesivos o lubricantes).