Un grupo de científicos de la Universidad de Cornell ha construido un “robot” mucho más pequeño que una neurona humana. Esta pequeña máquina conductora de electricidad, es a su vez sensible al ambiente y puede cambiar de forma. El trabajo fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los físicos Paul McEuen e Itai Cohen, liderados por el investigador postdoctoral Marc Miskin, han creado una especie de exoesqueleto que puede cambiar rápidamente de forma al detectar cambios químicos o térmicos en su entorno. Y, afirman, podrían convertirse en una poderosa plataforma para la robótica en la escala del tamaño de los microorganismos biológicos.
“Podrías poner el poder computacional de la nave espacial Voyager en un objeto del tamaño de una célula”, dijo Cohen. “Entonces, ¿a dónde vas a explorar?”, dijo el físico sobre estas máquinas a microescala equipadas con cargas electrónicas, fotónicas y químicas.
“Estamos tratando de construir lo que podríamos llamar un ‘exoesqueleto’ para la electrónica”, dijo McEuen, profesor de Ciencias Físicas John A. Newman y director del Instituto Kavli de Cornell para la Ciencia a Nanoescala. “En este momento, puedes hacer pequeños chips de computadora que procesen gran cantidad de información… pero no saben cómo moverse o hacer que algo se doble”.
Por eso, en su trabajo titulado “Bimorfos para Maquinas Plegables Autónomas Basadas en Grafeno y del Tamaño de un Micrón”, el grupo de científicos fabricó unas máquinas que se mueven usando un motor llamado bimorfo.
Pequeños autómatas llamados bimorfos
Un bimorfo es un conjunto de dos materiales, en este caso, grafeno y vidrio, que se dobla cuando es impulsado por un estímulo externo como el calor, una reacción química o un voltaje aplicado.
El cambio de forma ocurre porque, en el caso del calor, dos materiales con diferentes respuestas térmicas se expanden en diferentes cantidades sobre el mismo cambio de temperatura. Son como “músculos para máquinas de pequeña escala”, dijo uno de los investigadores.
Como resultado, el bimorfo se dobla para aliviar parte de esta tensión, permitiendo que una capa se estire más que la otra. Al agregar paneles planos rígidos que no se doblan con los bimorfos, los investigadores localizan la flexión para que tenga lugar solo en lugares específicos, creando pliegues. Con este concepto, pueden hacer una variedad de estructuras plegables que van desde tetraedros hasta cubos.
En el caso del grafeno y el vidrio, los bimorfos también se pliegan en respuesta a estímulos químicos al conducir grandes iones al vidrio, lo que hace que se expanda. Típicamente, esta actividad química solo ocurre en el borde exterior del vidrio cuando se sumerge en agua u otro líquido iónico.
Como el bimorfo desarrollado por los investigadores tiene solo unos pocos nanómetros de grosor, el vidrio es básicamente todo el borde externo haciéndolo que sea muy reactivo. “Es un truco genial”, dice Miskin, “porque es algo que solo puedes hacer con estos sistemas a nanoescala”.
El bimorfo se construye acumulando capas atómicas. Se “pintan” químicamente capas atómicamente delgadas de dióxido de silicio sobre aluminio, y luego se transfiere en húmedo una sola capa atómica de grafeno en la parte superior del objeto. El resultado es el bimorfo más delgado que se haya fabricado.
Aunque estructuras plegables de este tamaño ya se han construido anteriormente, la versión de este grupo tiene una clara ventaja. “Nuestros dispositivos son compatibles con la fabricación de semiconductores”, dijo Cohen. “Eso es lo que hace que esto sea compatible con nuestra visión futura de la robótica a esta escala”, agregó.
Y debido a la fuerza relativa del grafeno, dijo Miskin, puede soportar los tipos de cargas necesarias para aplicaciones electrónicas. “Si quieres construir este exoesqueleto de electrónica”, dijo, “necesitas que sea capaz de producir suficiente fuerza para transportar los componentes electrónicos. Nosotros lo hacemos”.
Como ya se ha visto, el grafeno promete ser un material casi milagroso que permitirá transportar la energía de manera más eficiente, crear objetos más ligeros y que pronto podrá comenzar a fabricarse de manera masiva.
Fuente: nmas1.org