Metasuperficies para el sensado biomédico basado en teraherzios

Las metasuperficies han emergido como herramientas cruciales en el campo del sensado gracias a su capacidad para manipular el campo electromagnético. Su capacidad para localizar e intensificar fuertemente los campos, las hace efectivas para detectar concentraciones excepcionalmente pequeñas de analitos, así como mejorar la selectividad de los sensores. En este proyecto, se propone el estudio e implementación de una meta-superficie diseñada para presentar un pico resonante a la misma frecuencia que el α-lactosa monohidrato, funcionando así como un sensor de lactosa. Inicialmente, se analiza el estado del arte en el campo y se describe el proceso de diseño y simulación de la meta-superficie utilizando CST Microwave Studio. Se evaluaron dos estructuras distintas: una de naturaleza inductiva y otra de naturaleza capacitiva. Un análisis paramétrico de diferentes grosores de analito demostró el comportamiento superior de la estructura capacitiva en términos de sensado. Finalmente, se discuten los diversos resultados obtenidos y se presenta la estructura fabricada con el equipo disponible en la universidad.

Metasurfaces have emerged as crucial tools in the field of sensing due to their ability to manipulate the electromagnetic field. Their capacity to strongly localize and intensify fields makes them effective for detecting exceptionally small concentrations of analytes, as well as enhancing sensor selectivity. In this project, we propose the study and implementation of a metasurface designed to exhibit a resonant peak at the same frequency as α-lactose monohydrate, thereby functioning as a lactose sensor. Initially, the state of the art in the field is analyzed, and the design and simulation process of the metasurface using CST Microwave Studio is described. Two distinct structures were evaluated: one of inductive nature and the other of capacitive nature. A parametric analysis of different analyte thicknesses demonstrated the superior sensing performance of the capacitive structure. Finally, the various results obtained are discussed, and the fabricated structure using the equipment available at the university is presented.