Dissenyen un nou mesurador de camp magnètic que es pot integrar en un xip microelectrònic
Una de les moltes aplicacions dels magnetòmetres MEMS és la seva integració en 'smartphones'. Imatge de: Alex Perez (Unsplash)
El magnetòmetre desenvolupat pels investigadors de la UPC es pot integrar en un xip microelectrònic i és compatible amb els circuits integrats que s’empren actualment.
Investigadors del Departament d’Enginyeria Electrònica de la UPC han desenvolupat un nou tipus de magnetòmetres que es poden integrar en un xip microelectrònic, totalment compatibles amb els circuits integrats que s’empren actualment. L’estudi, de gran interès per a la miniaturització de sistemes electrònics i sensors, s’ha publicat recentment a la revista científica ‘Microsystems & Nanoengineering’, del grup ‘Nature’.
17/10/2022
Els MEMS –sistemes microelectromecànics, per les seves sigles en anglès– són sistemes electromecànics miniaturitzats al màxim, tant que es poden integrar en un xip. Estan presents en la majoria de dispositius que utilitzem: des del hardware de l’ordinador, passant pel sistema de frens dels cotxes o al mòbil que utilitzem diàriament. La seva integració en els sistemes electrònics té clars avantatges, en termes de mida, cost, velocitat i estalvi d’energia. Però el seu desenvolupament és costós i, en molts casos, el seu rendiment es veu compromès per incompatibilitats amb els altres sistemes electrònics de l’aparell.
Una de les moltes possibles aplicacions dels dispositius MEMS és el desenvolupament de magnetòmetres, és a dir, mesuradors de camps magnètics per obtenir la direcció durant la navegació (és a dir, fer de brúixola) per integrar-los a smartphones, wearables o per fer-los servir en la indústria de l’automòbil. En aquest sentit, una de les línies de treball més prometedores són els magnetòmetres MEMS basats en la força de Lorentz, “una tecnologia que presenta un gran avantatge ja que proporciona un gran marge de mesura sense limitacions, en no necessitar utilitzar materials ferromagnètics. Aquest tipus de materials dificulten la presa de les mesures perquè guarden memòria de les mesures anteriors a causa d’un fenomen conegut com a histèresi”, explica Jordi Madrenas, investigador de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC).
Precisament aquesta tecnologia ha estat l’aplicada pel grup de recerca en Sensors Intel·ligents i Sistemes Integrats (IS2), per desenvolupar un magnetòmetre que, a més, es podria integrar a un xip microelectrònic. “D’aquesta manera podem combinar la part electrònica i la part mecànica i incorporar-les en un sol xip, a diferència del procediment estàndard actual, que consisteix a fabricar xips per separat i haver-los de combinar”, afegeix Madrenas, que també és professor a l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona (ETSETB).
La recerca, publicada a la revista científica Microsystems & Nanoengineering, del grup Nature, ha estat realitzada per Juan Valle i Josep Maria Sánchez-Chiva, investigadors del Departament d’Enginyeria Electrònica de la UPC en el moment de fer l’estudi, i Daniel Fernández, de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE). Dirigida per Jordi Madrenas, ha comptat amb finançament del Ministeri de Ciència i Innovació, a través de l'Agència Estatal de Recerca, i de fons FEDER.
A banda del magnetòmetre, el mateix grup també ha desenvolupat acceleròmetres i sensors de pressió emprant la mateixa tecnologia. Una recerca que obre la porta a poder disposar de xips amb múltiples sensors i electrònica.
