Spintrónica

Sensor para detección de gases

Este grupo de investigadores del Cimav desarrolló un dispositivo para el control de emisión de gases. La tecnología detecta gases tóxicos para el hombre como óxido y dióxido de carbono, así como gases a base de nitrógeno, utilizando gas de etanol como prueba.

El dispositivo puede ser implementado en laboratorios o en la industria que requiera este tipo de control, incluso, los vehículos podrían contar con un sensor que evite que el automóvil encienda cuando detecte que el conductor ha ingerido y rebasado cierto grado de alcohol.

Este equipo permite detectar emanaciones de gas en concentraciones del orden de partes por millón (ppm). El dispositivo es fabricado a partir de nanoalambres de óxido de estaño (SnO2), material seleccionado debido a su estabilidad tanto termodinámica como química. La técnica utilizada por los investigadores del Cimav permite producir dispositivos con mayor sensibilidad y menor costo.

El hecho de utilizar nanoalambres incrementa el área superficial y por ende la sensibilidad del dispositivo. El aprovechar las bondades de la nanotecnología permite manipular las propiedades de los materiales para elaborar dispositivos con mayor desempeño. En este sentido, el sensor desarrollado manifiesta un incremento significativo de la sensibilidad con respecto a sensores previamente elaborados.

Este proyecto cuenta con dos patentes en trámite. La primera corresponde a la forma de fabricación del sensor, la cual es sencilla y de bajo costo.

La segunda patente está relacionada con el proceso que permite incrementar la sensibilidad del dispositivo en el orden de ppm. Este proceso permite incrementar la sensibilidad de sensores basados en óxidos semiconductores sintetizados en forma de nanopartículas, nanoalambres, micropartículas o incluso películas porosas.

Dentro de esta misma línea de investigación, otro de los objetivos que tienen los especialistas del Cimav es estudiar las propiedades magnéticas de los nanoalambres de SnO2 mediante dopaje de cobalto, que es un metal ferromagnético. Los investigadores buscan introducir ferromagnetismo en los nanoalambres, de manera que tengan aplicaciones dentro de la microelectrónica para la fabricación de dispositivos como memorias de computadora o procesadores.

Películas delgadas

Otro proyecto que lleva a cabo este equipo de especialistas está relacionado con el desarrollo de películas delgadas de espesores nanométricos con propiedades magnéticas elaboradas mediante la técnica de pulverización catódica. Su objetivo principal es desarrollar nuevos materiales funcionales para su aplicación en dispositivos electrónicos, en especial en memorias Magnetic Random Access Memories (MRAM) no-volátiles, que permiten almacenar información después de cesar el suministro de energía eléctrica.

El grupo de investigadores del Cimav busca desarrollar películas ultradelgadas donde se aproveche la carga del electrón, así como la libertad del spin de éste. A esta rama de la electrónica se le llama electrónica de spin o spintrónica y permite la fabricación de novedosos dispositivos nanoelectrónicos con la capacidad de almacenar y procesar información al mismo tiempo. De aquí la importancia de las películas delgadas con propiedades magnéticas. Los circuitos integrados y los procesadores de las computadoras se fabrican a partir de apilamientos de películas delgadas y utilizando técnicas avanzadas de litografía.

A lo largo de los trabajos de investigación, el grupo de especialistas del Cimav ha sometido los materiales magnéticos a esfuerzos de compresión, tensión y dopaje para así manipular las propiedades de las películas según sea la necesidad. En el caso de las aleciones Mn-Ga se buscó reducir la magnetización mientras que en las aleaciones Mn-Ge se busca incrementar la temperatura hasta la cual un material es magnético (temperatura de Curie), esto con la finalidad de aplicar los materiales a la fabricación de memorias magnéticas no-volátiles. El resultado de estos trabajos también aportará conocimiento para la industria de la microelectrónica a través de la producción de patentes.

Este proyecto se ha llevado a cabo en colaboración con científicos de instituciones nacionales y extranjeras. En el Instituto Tecnológico de Massachusetts, MIT, se caracteriza la forma de los dominios magnéticos de las películas utilizando técnicas de microscopia de fuerza magnética y en la Universidad de Castilla-La Mancha, en España, se miden las propiedades magnéticas con equipos de alta resolución, ademas de colaborar con investigadores del Cimav para estudiar los materiales a través de simulación computacional o por ejemplo utilizando la radiciación de sincrotrón.

El resultado general de los trabajos de este equipo de investigadores ha logrado generar publicaciones en revistas internacionales y formar recursos humanos de alta especialidad.