p Sensores de pressão miniaturizados são amplamente utilizados em aplicações mecânicas e biomédicas, por exemplo, na medição da pressão do combustível em carros ou no monitoramento da pressão arterial em pacientes. Woo-Tae Park e seus colegas de trabalho no A * STAR Institute of Microelectronics1 desenvolveram agora um sensor baseado em nanofios que é tão sensível que pode detectar até mesmo mudanças de pressão muito baixas. p A maioria dos sensores de pressão miniaturizados aproveita as propriedades intrínsecas dos materiais piezoresistivos. Uma mudança estrutural em tal material, induzida, por exemplo, por uma força externa, resulta em uma mudança complementar em sua resistência elétrica. Contudo, os materiais piezoresistivos têm duas limitações principais. Em primeiro lugar, esses materiais não são particularmente sensíveis, o que significa que baixas pressões produzem sinais eletrônicos fracos. Em segundo lugar, esses materiais podem gerar muito ruído elétrico, que pode mascarar o verdadeiro sinal de medição. Um transdutor ideal deve ter uma alta relação sinal-ruído (SNR). Park e seus colegas agora usam nanofios para criar um sensor de pressão com propriedades SNR aprimoradas.

p Pesquisas anteriores mostraram que os nanofios podem apresentar efeitos piezoresistivos elevados devido ao seu tamanho pequeno. Para tirar vantagem disso, Park e seus colegas de trabalho usaram técnicas de processamento de material de última geração para suspender dois nanofios de silício entre dois eletrodos em um substrato de silício sobre isolante. Cada fio tinha algumas centenas de nanômetros de comprimento e aproximadamente 10 nanômetros de largura. Eles eram revestidos de silício amorfo que os protegia e agia como uma conexão elétrica, referido como o portão. Os pesquisadores anexaram a ele um diafragma circular:uma membrana de duas camadas de nitreto de silício e dióxido de silício. Qualquer tensão no diafragma foi, portanto, transferida para a estrutura do nanofio.

p A equipe caracterizou seu sensor ao passar um fluxo controlado de ar por ele. Os amperímetros mediram a corrente que flui através do dispositivo quando um potencial elétrico conhecido foi aplicado nos dois eletrodos. Uma tensão adicional, o viés do portão, também foi aplicado entre um dos eletrodos e a porta. Park e seus colegas de trabalho demonstraram que poderiam atingir um aumento de quatro vezes na sensibilidade à pressão invertendo a direção dessa polarização da porta. Esse, eles acreditam, é o resultado da tensão de polarização que controla o confinamento dos elétrons dentro dos canais de nanofios - um conceito comumente empregado nos chamados transistores de efeito de campo. Uma avaliação das características de ruído do dispositivo também mostrou melhorias significativas com a escolha certa dos parâmetros operacionais.

p Park e seus colegas de trabalho acreditam que o dispositivo oferece um caminho promissor para aplicações que requerem sensores de pressão miniaturizados que usam pouca energia.