Estudio de cavidades optomecánicas como biosensores duales ultra-sensibles

Abstract

[ES] Los avances en nanotecnología, junto con la creciente necesidad de biosensores ultrasensibles, han aumentado drásticamente el interés por la fabricación a nanoescala de resonadores fotónicos, nanomecánicos y, en última instancia, optomecánicos. La optomecánica de cavidades, que se basa en el poderoso paradigma de la interacción luz-sonido en la nanoescala, emerge como tecnología clave para la detección altamente sensible de entidades biomoleculares por medio de los espectros óptico y mecánico. En este trabajo se demuestra el potencial de detección de un cristal optomecánico de ultra alta frecuencia basado en un chip de silicio que opera en condiciones ambientales. Los cambios de frecuencia ópticos y mecánicos debidos a la funcionalización de la superficie con una monocapa de 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES) evidencian claramente que los cristales optomecánicos allanan el camino hacia la biodetección lab-on-chip sin etiquetas para aplicaciones relacionadas con la salud.

[EN] Advances in nanotechnology together with an increasing need of ultrasensitive biosensors have drastically raised the interest in the nanoscale fabrication of photonic, nanomechanical and ultimately optomechanical resonators. Cavity optomechanics, which fields the powerful paradigm of light-sound interaction in the nanoscale, emerges as key technology for the highly sensitive detection of biomolecular entities by means of both the optical and mechanical spectra. In this work the sensing potential of a silicon-chip-based ultrahigh frequency optomechanical crystal operating at ambient conditions is demonstrated. The optical and mechanical frequency shifts due to surface functionalization with a monolayer of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) clearly evidence that optomechanical crystals pave the way towards lab-on-chip label-free bio-sensing for health related applications.

[CA] Els avan¸cos en nanotecnologia, juntament amb la creixent necessitat de biosensors ultrasensibles, han augmentat dr`asticament l’inter´es per la fabricaci´o a nanoescala de ressonadors fot`onics, nanomec`anics i, en ´ultima inst`ancia, optomec`anics. L’optomec`anica de cavitats, que es basa en el poder´os paradigma de la interacci´o llum-so en la nanoescala, emergeix com a tecnologia clau per a la detecci´o altament sensible d’entitats biomoleculars per mitj`a dels espectres `optic i mec`anic. En aquest treball es demostra el potencial de detecci´o d’un cristall optomec`anic d’ultra alta freq¨u`encia basat en un xip de silici que opera en condicions ambientals. Els canvis de freq¨u`encia `optics i mec`anics deguts a la funcionalizaci´o de la superf´ıcie amb una monocapa de 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES) evidencien clarament que els cristalls optomec`anics aplanen el cam´ı cap a la biodetecci´o lab-on-chip sense etiquetes per a aplicacions relacionades amb la salut.