Estudio del MIT da a conocer máquinas detectoras de químicos del tamaño de un óvulo humano

 Estudio del MIT da a conocer máquinas detectoras de químicos del tamaño de un óvulo humano

Los robots son excelentes herramientas para reunir información de áreas a las que los humanos no pueden llegar. Y ahora, las nuevas máquinas del MIT, del tamaño de una partícula, podrían ampliar esa capacidad de dar diagnósticos sobre el cuerpo humano, flotar en el aire para detectar contaminantes, o incluso detectar fugas en oleoductos y gasoductos.

Estos dispositivos no se ajustan realmente a la idea convencional de cómo es un robot. Las máquinas descritas en un artículo reciente en Nature Nanotechnology son en realidad solo una colección de sensores, computación y memoria conectados a pequeñas partículas llamadas “coloides”.

Estos coloides son aproximadamente del tamaño de un óvulo humano y pueden permanecer suspendidos indefinidamente en un líquido o incluso en el aire. Los investigadores dicen que esto permite que los dispositivos viajen distancias mucho más grandes que la mayoría de los otros robots de tamaño micro o nano, diseñados para impulsarse a través de sus entornos locales

Los coloides han sido empleados por científicos antes, pero los investigadores dicen que esta es la primera vez que se combinan con aparatos electrónicos. Conseguir que los electrónicos se adhieran a partículas tan pequeñas no es insignificante, ya que los electrónicos de silicio estándar generalmente necesitan ser fijados a una superficie plana y también tienden a consumir relativamente mucha energía, por lo que es difícil alimentarlos energéticamente. En consecuencia, los investigadores experimentaron con una variedad de materiales electrónicos emergentes de película delgada, incluido el grafeno, que permanecen unidos a la forma menos uniforme de los coloides y también requieren solo una parte del poder de los electrónicos convencionales.

Esto significa que pueden ser alimentados mediante la recolección de luz utilizando un simple fotodiodo —un componente electrónico que genera una pequeña corriente eléctrica cuando absorbe fotones. Además de la fuente de alimentación, los investigadores conectaron sensores químicos, componentes lógicos y memoria para que los dispositivos pudiesen recolectar, procesar y almacenar información sobre su entorno.

Los robots no son capaces de transmitir activamente estos datos, así que los investigadores conectaron pequeños reflectores que permiten que un escáner láser los ubique para que los datos puedan leerse. Sin embargo, planean agregar en algún momento capacidades de comunicación a los futuros dispositivos para que no tengan que ser recogidos físicamente después de terminar sus misiones.

Un uso potencial para estos dispositivos es monitorear materiales en el aire como bacterias, polvo o humo en un área grande. La mayoría de las propuestas sobre cómo hacerlo involucran satélites, flotas de drones o redes extensas de sensores terrestres. Sin embargo, los investigadores creen que una solución mucho más barata sería simplemente dispersar un «polvo inteligente» compuesto de sus robots coloides en el aire. Para ensayar la idea, rociaron las máquinas en una cámara confinada, donde pudieron detectar la presencia de una sustancia química llamada “trimetilamina”.

Otro posible uso de los mini-robots es la recolección de información desde el interior de áreas normalmente inaccesibles y frecuentemente llenas de fluido, como tuberías de petróleo y gas, reactores químicos e incluso el sistema digestivo humano. Así que los investigadores rociaron los dispositivos en una tubería y luego los expusieron a pulsos de vapor de amoníaco, que pudieron detectar con precisión.

La última posibilidad que probaron los investigadores fue rociar los robots sobre una superficie para detectar la acumulación de nanopartículas de hollín dañinas emitidas por los motores de los autos, las fábricas y las plantas de energía. Pusieron las máquinas sobre una superficie plana y luego esparcieron hollín en tres ubicaciones separadas. Después pudieron detectar en qué áreas había aterrizado el hollín al leer los datos de los robots.

Aún queda camino por recorrer antes de que estos sistemas puedan ser de uso práctico. Tal vez el uso más tentador es la promesa de usarlos para diagnósticos en el cuerpo humano y funciones potencialmente más complejas en el futuro. No obstante, eso requeriría rigurosos estudios de toxicología, y es muy posible que los materiales inorgánicos utilizados para construir los robots no sean biocompatibles. Los dispositivos actuales tampoco tienen forma de registrar en qué momento fue detectada una sustancia química, lo que sería necesario para determinar en qué parte del cuerpo se detectó.

No obstante, la funcionalidad de estas máquinas es considerablemente más avanzada que los esfuerzos previos en la construcción de robots a escala nanométrica, que normalmente no cuenta con tantas capacidades. Otros enfoques también se basan frecuentemente en la presencia de químicos específicos en el ambiente para su uso como combustible o como campos magnéticos externos.

La combinación de electrónica 2D con partículas coloidales abre un nuevo campo en la nanorobótica que ofrece una promesa considerable, según los investigadores. Quizá no pase mucho tiempo antes de que el «polvo inteligente» nos rodee y nos proteja de la contaminación, los tóxicos y las enfermedades.

Singularity U

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