Técnica de escritura directa con láser para la realización de sistemas de microfluídica

• Autores: Damarys Serrano Velasquez
• Directores de la Tesis: Juan Marcos Fernández Pradas (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Pou Saracho (presid.), José Luis Morenza Gil (secret.), Carlos Molpeceres Alvarez (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Óptica
      • Láseres
      • Óptica física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • Los sistemas de microfluídica conocidos con el nombre de lab-on-a-chip han contribuido al avance en áreas como la química, la biología, la biomedicina, la biodefensa y la microelectrónica, entre otras. Sin embargo, a pesar de sus beneficios, su comercialización está principalmente limitada por los altos costes de producción derivados de las técnicas utilizadas para su fabricación. Es por ello que actualmente se están centrando esfuerzos en utilizar técnicas que disminuyan los costes pero que conserven o incrementen los beneficios de estos dispositivos. Este trabajo de investigación presenta una nueva modalidad de escritura directa con láser (LDW) como una prominente técnica de fabricación, que puede beneficiar el desarrollo de nuevos dispositivos de microfluídica en 3 dimensiones: la escritura directa con láser en 3 dimensiones (LDW-3D). En ella se combinan los beneficios de la técnica de la LDW y una clase de vidrios conocidos con el nombre de vidrios cerámicos fotoestructurables (PSGCs). Con esta técnica se pueden obtener motivos tridimensionales focalizando un haz láser en el interior de un material, el cual debe ser transparente a la radiación que emite dicho láser. La técnica se basa en el efecto de la modificación estructural de un vidrio PSGC conocido con el nombre comercial de Foturan® tras la irradiación con un láser. Luego éste se somete a un tratamiento térmico y finalmente a un ataque químico con HF. Se realizaron ensayos irradiando muestras de Foturan con un láser UV con una duración de pulso de 10 ns y una longitud de onda de 355 nm (nsUV) y un láser de femtosegundos IR con una duración de pulso de 450 fs y una longitud de onda de 1027 nm (fsIR). Los estudios realizados revelan que el láser de nsUV produce un efecto de fotoionización en el Foturan a partir de la absorción de 2 fotones que sensibilizan al agente fotoionizador (Ce+3) contenido en su matriz. En el caso de utilizar el láser de fsIR, la fotoionización de este tipo de vidrio se produce mediante la absorción multifotónica de 8 fotones, actuando sobre niveles de energías que están asociados a defectos e impurezas localizados en la banda prohibida del Foturan. También se han evaluado los diferentes parámetros tecnológicos que permiten la aplicación de la técnica LDW-3D para la fabricación de microestructuras en 3D tales como microcanales y microdepósitos con buen aspecto y correspondencia entre sus dimensiones. En base a estos estudios se fabricó un sistema tridimensional en Foturan utilizando el láser fsIR. Este sistema presenta características que hacen que pueda ser aprovechado en el campo de la microfluídica como micromezclador de soluciones o analizador de microorganismos.