Investigadores del MIT logran producir robot en masa de tamaño celular

Investigadores del MIT han desarrollado un nuevo método mediante el cual, pequeños robots no más grandes que una célula podrían reproducirse en masa para ser utilizados en actividades de monitorización dentro de oleoductos o gaseoductos, o para detectar enfermedades en el torrente sanguíneo.

El metodo de los investigadores consiste en un control del proceso de fractura natural de materiales quebradizos y delgados, dirigiendo las líneas de fractura para que produzcan bolsas minúsculas de tamaño y forma predecibles. Dentro de estos bolsillos, hay incrustados circuitos y materiales electrónicos que pueden recopilar, grabar y generar datos.

Este novedoso sistema ha recibido el nombre de "autoperforación", tal y como se explica en un artículo publicado en la revista Nature Materials, por el profesor Michael Strano del MIT, el postdoctorado Pingwei Liu, el estudiante graduado Albert Liu y otros ocho en el MIT.

¿Como funciona este mecanismo?

El sistema utiliza una forma bidimensional de carbono llamada grafeno, que forma la estructura externa de las diminutas células sincronizadas. Una capa del material se coloca sobre una superficie, luego, una versión sofisticada de laboratorio de una impresora de inyección de tinta deposita diminutos puntos de un material de polímero que contiene la electrónica de los dispositivos. Luego, una segunda capa de grafeno se coloca en la parte superior.

"Descubrimos que se puede usar la fragilidad", dice Strano, que es profesor de Ingeniería Química Carbon P. Dubbs en el MIT. “Es contraintuitivo. Antes de este trabajo, si me dijeras que podrías fracturar un material para controlar su forma en la nanoescala, habría sido incrédulo".  "Lo que descubrimos es que se puede imponer un campo de tensión para hacer que la fractura sea guiada, y se puede usar para la fabricación controlada" añade el profesor. 

Además del grafeno, los investigadores han demostrado que otros materiales bidimensionales como el disulfuro de molibdeno y el boronitruro hexagonal también funcionan con este sistema. 

El tamaño de estos robots va desde el de un glóbulo rojo humano, de unos 10 micrómetros de ancho, hasta aproximadamente 10 veces ese tamaño. "Estos pequeños objetos comienzan a verse y comportarse como una célula biológica viva. De hecho, bajo un microscopio, probablemente pueda convencer a la mayoría de las personas de que es una célula”, dice Strano.

Además de los usos potenciales de las sincronizaciones para el monitoreo industrial o biomédico, la forma en que se fabrican los pequeños dispositivos es en sí misma una innovación con un gran potencial, según Albert Liu. "Este procedimiento general de usar la fractura controlada como método de producción puede extenderse a lo largo de muchas escalas de longitud", dice. "Se podría usar esencialmente cualquier material bidimensional de elección, en principio permitiendo a futuros investigadores adaptar estas superficies atómicamente delgadas en cualquier forma deseada para aplicaciones en otras disciplinas".

Como demostración, el equipo "escribió" las letras M, I y T en una matriz de memoria dentro de una célula sincronizada, que almacena la información como niveles variables de conductividad eléctrica. Luego, esta información se puede "leer" utilizando una sonda eléctrica, lo que demuestra que el material puede funcionar como una forma de memoria electrónica en la que se pueden escribir, leer y borrar datos a voluntad. También puede retener los datos sin necesidad de energía, lo que permite que la información se recopile más adelante. Los investigadores han demostrado que las partículas son estables durante un período de meses, incluso cuando flotan en el agua, que es un solvente áspero para la electrónica.

"Creo que abre un nuevo conjunto de herramientas para micro y nanofabricación", explica Strano.