Empiezan seis nuevos proyectos en el IMB-CNM dentro de la convocatoria I+D+i de la AEI

El IMB-CNM ha recibido un total de 1.010.108,00 € en la última convocatoria PID2020 (Programas Estatales de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema de I+D+i y de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad) para la realización de seis proyectos nacionales. El desarrollo de materiales semiconductores, el estudio de nuevos chips para estudios químicos o de detectores de trazas con resolución temporal para el CERN son algunas de las temáticas protagonistas de las iniciativas concedidas. Todas las acciones comenzaron el pasado 1 de septiembre y tienen una duración de tres años.

Son 9 los investigadores del IMB-CNM que dirigirán estos proyectos que abordan los retos de la sociedad. Todos se pueden encontrar en la página de Proyectos de la web del IMB-CNM.

OptoFET: Nuevas configuraciones de puertas para MISFET de diamante con canal opto-activado: tecnologia y caracterización

IP: Philippe Godignon.

El constante aumento de la electrificación y digitalización de los medios de transporte como automóviles, trenes de alta velocidad y aviones; así como la necesidad de mejorar la eficiencia de los sistemas de energías renovables, han creado la necesidad de nuevos materiales semiconductores y diseños de dispositivos asociados a emplear en los sistemas de  electrónica de potencia. El diamante es el semiconductor más atractivo para aplicaciones de alta potencia debido a sus propiedades térmicas y electrónicas; pero también el más difícil de procesar. El proyecto OptoFET propone un enfoque innovador para la fabricación de un transistor FET de potencia basado en diamante. Se trata de integrar un control de puerta por efecto fotoeléctrico, lo que permitirá un mejor aislamiento y una mayor eficiencia del transistor. El proyecto se desarrollará en colaboración con la Universidad de Cadiz, que se encargará de optimizar el crecimiento de diamante por CVD. Se abordará la secuencia de diseño, fabricación y caracterización de 3 tipos de dispositivos, con un grado de complejidad creciente.

MINAHE7: Diseño y fabricación de chips innovadores en suspensión para estudios químicos, bioelectrónicos y mecánicos en células vivas

IP: José A. Plaza y Jaume Esteve.

Desarrollo de nuevos sensores y actuadores intracelulares químicos, electromagnéticos y mecánicos aplicados a estudios fundamentales en nanomedicina y en nanobiotecnologia. Se avanzará en la implementación transversal de aplicaciones, incluyendo códigos de barras para identificar células, dispositivos para estinulacion eléctrica de las células, así como la fabricación de hidrogeles anfifílicos conteniendo chips para incrementar la distribución de los mismos y el desarrollo de chips mecánicos para el estudio de la mecánica celular. El proyecto abarcará el diseño, fabricación y caracterización de los dispositivos, junto con las pruebas de viabilidad biológica celular y de rendimiento de los dispositivos.

LabOnCMOS: Desarrollo de una plataforma inteligente Lab-on-CMOS para la implementación de tests rápidos

IP: Toni Baldi y Francisco Serra (UAB).

El objetivo es el desarrollo de una plataforma de diagnóstico genérica, totalmente desechable, miniaturizada y ultrasensible para el estudio de volúmenes diminutos de muestras accesibles de forma no invasiva, así como su análisis en un escenario clínico. Será llevado a cabo por un equipo multidisciplinario con una amplia experiencia en campos que incluyen las técnicas de microfabricación, electrónica, microfluídica, química analítica y microbiología. Reúne miembros de tres grupos de investigación de dos instituciones diferentes: el grupo de Transductores Químicos (GTQ) y el grupo de Circuitos y Sistemas Integrados (ICAS) del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) y el grupo Diagnostic Nanotools (DINA) del Institut de Recerca Hospital Universitari Vall d'Hebron (VHIR).

CMSUPG: Actividades del IMB-CNM para los "upgrades" de alta luminosidad del LHC: Inner Tracker y Endcap Timing Layer

IP: Salvador Hidalgo y David Flores.

Coordinado entre IFCA (UC-CSIC), IMB-CNM (CSIC) e ITAINNOVA, la finalidad es contribuir a la actualización de los subdetectores de trazas más internos (Inner Tracker) y a la construcción de la nueva capa de detección con resolución temporal (Endcap Timing Layer, ETL), que formarán parte de la actualización del experimento CMS (Compact Muon Detector) del CERN. Esta actualización, que incrementará las capacidades de operación del detector durante la fase de alta luminosidad del acelerador, plantea dificultades extraordinarias tanto en la resistencia a la radiación de los sensores (y su correspondiente electrónica) como en su capacidad para la reconstrucción de las interacciones producidas en el colisionador (con una alta multiplicidad de trazas y con hasta 200 interacciones inelásticas en cada cruce de paquetes protones).

Así, en las zonas de detección que requieren de una alta resolución temporal, se integrará una nueva capa formada por sensores de silicio con ganancia integrada denominados LGAD (Low Gain Avalanche Detectors). Esta capa, denominada ETL, se instrumentará con sensores LGAD, gracias a que este tipo de dispositivos consiguen una resolución temporal adecuada gracias a un flanco de subida de la señal muy rápido, con una relación señal-ruido elevada. El IMB-CNM es uno de los pocos centros en el mundo capaces de fabricar este tipo de sensores, por lo que formará parte de la fabricación de los LGAD necesarios para la construcción del ETL de CMS (formado por un total de 39.000 sensores, con un tamaño de 1.6 mm cuadrados por sensor). Además, en el proyecto coordinado está prevista la integración de 900 módulos funcionales (formados por el sensor y por la electrónica de lectura), estudiando, mediante simulaciones numéricas, todos los aspectos relacionados con su optimización y mejora de los procedimientos matemáticos necesarios para la reconstrucción de trazas a nivel de sistema.

LONTIME: Detectores de avalancha de baja ganancia de Rayos-X blandos con pitch de 55um para aplicaciones de imagen empleando el ASIC Timepix4

IP: Enric Cabruja.

La coincidencia de la experiencia de los chips Timepix en el IFAE y de los LGAD en IMB-CNM brinda la oportunidad de juntar los sensores LGAD y los ASIC Timepix4 para obtener un sensor de Rayos-X de baja energía (soft X-Rays). La estrategia de la propuesta es utilizar el diseño LGAD más adecuado como sensor de un dispositivo LGAD / Timepix4, con el fin de lograr un umbral de energía más bajo, inferior a 5keV, que otros para Rayos-X. Las aplicaciones serían en fuentes de luz de sincrotrón, en Física de Altas Energías (HEP) y en Física Médica.

microBIO: Nanomateriales avanzados y microdispositivos autónomos inteligentes para aplicaciones bioelectrónicas

IP: Gonzalo Murillo.

La epilepsia, el dolor crónico, la enfermedad de Alzheimer y parkinson, las depresiones, el daño por accidente cerebrovascular, la cicatrización de heridas, la regeneración celular y muscular y otros trastornos podrían tratarse estimulando eléctricamente las células excitables de nuestro cuerpo. Más de mil millones de personas en todo el mundo se ven afectadas por estas enfermedades y sus consecuencias directas, según la Organización Mundial de la Salud. El objetivo de microBIO es explorar el uso de nuevos nanomateriales inteligentes avanzados (piezoeléctricos, triboeléctricos, flexoeléctricos y magnetostrictivos) y microtecnología compatible con CMOS para integrar microdispositivos autoalimentados para modular in situ la actividad eléctrica de células excitables (neuronas y células óseas, musculares, de piel o madre). Debido al tamaño del dispositivo miniaturizado, la resolución espacial de la estimulación es inferior a una micra, lo que mejora enormemente los resultados obtenidos por otro tipo de estimulación (multielectrodos, TENS, etc). Gracias al uso de microtecnología compatible con CMOS y un amplio catálogo de materiales inteligentes biocompatibles, las posibilidades de aplicación son innumerables con un gran impacto potencial.