[ca] Els sensors nanomecànics han estat reportats històricament com una eina atractiva per a la biodetecció degut a la seva alta sensibilitat, alt rendiment i alta integració. La majoria dels sensors nanomecànics s'han fabricat amb tecnologia basada en silici, podent integrar milers de sensors en un sol xip. No obstant això, el desenvolupament d'aquest tipus de sistemes implica no només la fabricació de matrius de transductors mecànics, que actualment és un procés molt establert i de baix cost, sinó també l'implementació d'un sistema de lectura per llegir independentment la resposta de cada transductor. Aquesta tesi doctoral es va centrar en el desenvolupament d'un nou enfocament per a la detecció de la resposta mecànica d'una matriu de sensors mecànics mitjançant l'ús d'instrumentació senzilla. Aquest enfocament consisteix en el desenvolupament de sensors mecànics (microcantilevers i micromembranes) amb resposta mecanocròmica, és a dir, sensors mecànics que canvien el seu color intrínsecament davant l'estimulació mecànica. El desenvolupament de sensors basats en MEMS amb resposta mecanocrómica és el resultat d'una combinació efectiva de la coloració estructural produïda per xarxes de difracció o cristalls fotònics, amb el rendiment dels transductors mecànics. Els sensors mecànics amb una nanoestructura periòdica disposada en una cara del sensor, es van fabricar i caracteritzar. El color mostrat pels sensors canvia intrínsecament per l'acció d'un estímul mecànic extern (càrrega de pressió o tensió superficial) quan el transductor es deforma, i el canvi de color es recollit per un LED i una càmera RGB de baix cost. Per dur a terme aquest desenvolupament, es realitza un estudi teòric de la física de coloració estructural i de models matemàtics que descriuen el principi de funcionament del dispositiu mecanocròmic. Amb aquests elements bàsics, els materials mecanocròmics basats en dos tipus d'estructures fotòniques, xarxes de difracció 1D i acoblaments col·loïdals, són fabricats i caracteritzats per espectrometria UV-Visible, identificant els principals contribuents del canvi de color (variacions en el període de la nanoestructura i canvis en l'angle d'il·luminació de punt de vista). Aquests materials a continuació són integrats a matrius de sensors mecànics colorimètrics per ser caracteritzats per mitjà de tensió biaxial. Es fabrica, caracteritza i avalua una matriu de sensors de pressió colorimètrics basats en membranes flexibles nanoestructurades i suspeses, lliures de marcatges i d'alimentació d'energia orientat a les aplicacions optofluídiques multiplexades. La plataforma mostra una sensibilitat de 0.17 kPa-1 en la detecció de pressions pneumàtiques baixes o de fluids (en un rang entre -1 i 1 kPa) i es demostra l'idoneïtat del mètode de detecció colorimètric mesurant el canvi de color de les membranes que mostren una sensibilitat de 117 nm \/ kPa. Finalment, es realitza un estudi teòric d'un sensor nanomecrònic colorimètric de tensió superficial basat en cantilevers i es demostra la seva utilitat a la detecció de canvis conformacionals moleculars fotoinduïts. D'aquesta manera, el mètode de detecció és capaç de detectar canvis de 1° en l'escala de to (HSV), o 0.75 nm de longitud d'ona en el rang visible (400 nm a 650 nm). El desenvolupament de sensors basats en MEMS amb resposta mecanocròmica es presenta com una eina útil que compleix amb els requisits per al desenvolupament d'un dispositiu de punt d'atenció.

[es] Los sensores nanomecánicos han sido reportados históricamente como una herramienta atractiva para la biodetección debido a su alta sensibilidad, alto rendimiento y alta integración. La mayoría de los sensores nanomecánicos se han fabricado con tecnología basada en silicio, pudiendo integrar miles de sensores en un solo chip. Sin embargo, el desarrollo de este tipo de sistemas implica no solo la fabricación de matrices de transductores mecánicos, que actualmente es un proceso muy establecido y de bajo costo, sino también la implementación de un sistema de lectura para leer independientemente la respuesta de cada transductor. Esta tesis doctoral se centró en el desarrollo de un nuevo enfoque para la detección de la respuesta mecánica de una matriz de sensores mecánicos mediante el uso de instrumentación sencilla. Este enfoque consiste en el desarrollo de sensores mecánicos (microcantilevers y micromembranas) con respuesta mecanocrómica, es decir, sensores mecánicos que cambian su color intrínsecamente ante estimulación mecánica. El desarrollo de sensores basados en MEMS con respuesta mecanocrómica es el resultado de una combinación efectiva de la coloración estructural producida por redes de difracción o cristales fotónicos, con el rendimiento de los transductores mecánicos. Los sensores mecánicos con una nanoestructura periódica dispuesta en una cara del sensor, son fabricados y caracterizados. El color mostrado por los sensores cambia intrínsecamente por la acción de un estímulo mecánico externo (carga de presión o tensión superficial) cuando el transductor se deforma, siendo el cambio de color recogido por el uso de un LED y una cámara RGB de bajo costo. Para llevar a cabo este desarrollo, se realiza un estudio teórico de la física de coloración estructural y de modelos matemáticos que describen el principio de funcionamiento del dispositivo mecanocrómico. Con estos elementos básicos, los materiales mecanocrómicos basados en dos tipos de estructuras fotónicas, redes de difracción 1D y ensamblajes coloidales, son fabricados y caracterizados por espectrometría UV-Visible, identificando los principales contribuyentes del cambio de color (variaciones en el período de la nanoestructura y cambios en el ángulo de iluminación de punto de vista). Estos materiales a continuación son integrados a matrices de sensores mecánicos colorimétricos para ser caracterizados por medio de tensión biaxial. Se fabrica, caracteriza y evalúa una matriz de sensores de presión colorimétricos basados en membranas flexibles nanoestructuradas y suspendidas, libres de marcajes y de alimentación de energía orientado a las aplicaciones optofluídicas multiplexadas. La plataforma muestra una sensibilidad de 0.17 kPa-1 en la detección de presiones neumáticas bajas o de fluidos (en un rango entre -1 y 1 kPa) y se demuestra la idoneidad del método de detección colorimétrico midiendo el cambio de color de las membranas que muestran una sensibilidad de 117 nmkPa-1. Finalmente, se realiza un estudio teórico de un sensor nanomecánico colorimétrico de tensión superficial basado en cantilevers y se demuestra su desempeño en la detección de cambios conformacionales moleculares fotoinducidos. De esta manera, el método de detección es capaz de detectar cambios de 1o en la escala de tono (HSV), o 0.75 nm de longitud de onda en el rango visible (400 nm a 650 nm). El desarrollo de sensores basados en MEMS con respuesta mecanocrómica se presenta como una herramienta útil que cumple con los requisitos para el desarrollo de un dispositivo de punto de atención.