Nuevos micro robots de tamaño celular podrían hacer viajes increíbles

Estos robots se construyen en cantidades en un mismo proceso utilizando la tecnología de nanofabricación: cada oblea contiene un millón de máquinas.


Los investigadores han aprovechado las últimas técnicas de nanofabricación para crear robots con forma de minúsculos insectos que funcionan de forma inalámbrica, capaces de caminar y sobrevivir en entornos hostiles, y suficientemente pequeños como para ser inyectados a través de una aguja hipodérmica común.

“Cuando era niño, recuerdo haber mirado en un microscopio y haber visto todas estas locuras. Ahora estamos construyendo cosas que están activas en ese tamaño. No solo podemos mirar este mundo: en realidad, puedes jugar en él”, dijo Marc Miskin, quien desarrolló las técnicas de nanofabricación con sus colegas, los profesores Itai Cohen y Paul McEuen y el investigador Alejandro Cortese en la Universidad de Cornell, mientras que Miskin fue postdoctorado en el laboratorio de física atómica y de estado sólido allí. En enero, se convirtió en profesor asistente de ingeniería eléctrica y de sistemas en la Universidad de Pennsylvania.

Miskin presentó esta semana su investigación sobre robots microscópicos en la reunión de marzo de la American Physical Society en Boston. También participó en una conferencia de prensa que describió el trabajo.

Crédito: Marc Mishkin


Orígenes de los micro robots

En el transcurso de los últimos años, Miskin y sus colegas de investigación desarrollaron una técnica de nanofabricación de varios pasos que convierte una oblea de silicio especializada de 10 centímetros en un millón de robots microscópicos en solo unas semanas. Cada 70 micrones de largo (aproximadamente el ancho de un cabello humano muy delgado), los cuerpos de los robots se forman a partir de un esqueleto de vidrio rectangular superfino cubierto con una capa delgada de silicio en la que los investigadores graban sus componentes electrónicos de control y dos o cuatro células solares de silicio: el equivalente rudimentario de un cerebro y órganos.

“La verdadera explicación a alto nivel de cómo los hacemos es que tomamos la tecnología desarrollada por la industria de los semiconductores y la usamos para hacer pequeños robots”, dijo Miskin.

Cada una de las cuatro patas de un robot está formada por una bicapa de platino y titanio (o alternativamente, grafeno). El platino se aplica utilizando deposición de capa atómica. “Es como pintar con átomos”, dijo Miskin. La capa de platino-titanio se corta luego en las cuatro patas de cada robot de 100 átomos de espesor.

“Las piernas son super fuertes”, dijo. “Cada robot lleva un cuerpo que es 1.000 veces más grueso y pesa aproximadamente 8.000 veces más que cada pata”.

Los investigadores encienden un láser en una de las células solares de un robot para alimentarlo. Esto hace que el platino en la pierna se expanda, mientras que, a su vez, el titanio permanece rígido, lo que hace que la extremidad se doble. La marcha del robot se genera porque cada célula solar provoca la contracción alternativa o la relajación de las patas delanteras o traseras.

Los investigadores vieron por primera vez el movimiento de la pata de un robot varios días antes de la navidad de 2017. “La pata solo se torció un poco”, recordó Miskin. “Pero fue la primera prueba de diseño, ¡esto va a funcionar!”





Los equipos de Cornell y Pennsylvania trabajan ahora en versiones inteligentes de los robots con sensores, relojes y controladores a bordo.

La fuente de energía del láser actual limitaría el control del robot al ancho de una uña en el tejido. Así que Miskin está pensando en nuevas fuentes de energía, como ultrasonido y campos magnéticos, que permitirían a estos robots hacer viajes increíbles en el cuerpo humano para misiones como la administración de fármacos o el mapeo del cerebro.

“Descubrimos que puedes inyectarlos con una jeringa y sobreviven, aún están intactos y son funcionales, lo que está muy bien”, dijo.

Fuente de la historia: Materiales proporcionados por la American Physical Society. “Los nuevos micro robots de tamaño celular podrían hacer viajes increíbles: un millón de robots microscópicos funcionales producidos a partir de una oblea de silicio de 4 pulgadas en un nuevo proceso de nanofabricación”. ScienceDaily, marzo de 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190307161906.htm



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