Perché abbiamo passato all’uso delle lampade a raggi infrarossi per i biosensori senza piombo
Quando si costruiscono dei biosensori, ottenere la temperatura giusta è davvero un problema. È necessario indurire i polimeri e fissare le layer biologiche all’interno di essi, ma se si esagera con la temperatura, il substrato può essere danneggiato.
Abbiamo iniziato a utilizzare lampade a raggi infrarossi perché funzionano in modo diverso: invece di utilizzare aria calda, esse emettono radiazioni. Questo significa nessun uso di aria forzata, nessun uso di solventi chimici, e, cosa ancora migliore, nessun residuo indesiderato sul wafer.
I raggi infrarossi rispetto ai classici forni
Pensate a un forno da essiccazione tradizionale: in pratica si riscalda una grande scatola di metallo, e tutta l’aria al suo interno viene utilizzata per riscaldare il materiale. È uno spreco di energia.
Le lampade a raggi infrarossi, invece, agiscono direttamente sul materiale. I fotoni colpiscono la superficie, facendo muovere le molecole e generando calore dall’interno verso l’esterno. Il processo avviene in pochi secondi. Non c’è bisogno di aspettare che il forno si preriscaldi, il che rende l’intero processo molto più veloce.
Un approccio “verde” senza problemi
L’industria cerca sempre di utilizzare soluzioni “senza piombo” e “ecologiche”. In passato, l’unico modo per accelerare queste reazioni era utilizzare catalizzatori a base di metalli pesanti o composti organici volatili.
Ma con i raggi infrarossi non è necessario utilizzare questi prodotti chimici. Il calore intenso generato dalle lampade facilita la polimerizzazione del materiale. Nessun fumo tossico, nessun uso di sostanze contenenti piombo. Solo un processo pulito e semplice, che soddisfa le normative vigenti.
La parte complicata… e come risolverla
Non tutto è semplice. I raggi infrarossi sono uno strumento preciso, e se non si fa attenzione, possono causare danni. Se la lampada è troppo vicina, si creano delle zone troppo calde che possono distruggere la layer organica del sensore. Bisogna anche prestare attenzione agli spigoli: se la distribuzione del calore non è corretta, la parte esterna del sensore si indurirà mentre il centro rimarrà ancora umido.
La soluzione sta nella calibrazione. Abbiamo scoperto che l’uso di raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda funziona bene per la superficie, mentre quelli a lunghezza d’onda media sono migliori per penetrare più in profondità nel materiale. Aggiungendo un controllore PID per mantenere la temperatura sotto controllo, si ottiene il risultato desiderato. In questo modo si riescono a rispettare tutti i requisiti ambientali, mantenendo alti i tassi di produzione, senza rischiare di rovinare i prodotti.