NANOTECNOLOGIA

Els robots microscòpics de la mida d’una cèl·lula estan en camí

Poden tenir utilitat en electrònica i neurociència

En un primer moment, els robots de Marc Miskin reposen immòbils, com Frankenstein, fins que, amb una sacsejada, les seves extremitats cobren vida. Aquests robots, però, a diferència de la criatura novel·lesca, són de la mida d’una partícula de pols. En una sola oblia, una làmina fina de silici semblant a les que es fan servir per als xips informàtics, n’hi caben milers arrenglerats l’un al costat de l’altre. Com Frankenstein quan cobra vida, els robots diminuts s’alliberen de l’oblia i comencen a deambular. “Podem agafar la teva peça preferida d’electrònica en silici, posar-hi cames i fabricar-ne un milió”, diu el Dr. Miskin, professor d’enginyeria electrònica i de sistemes de la Universitat de Pennsilvània. “Aquesta és la idea”.

El Dr. Miskin imagina un ampli ventall d’aplicacions d’aquests microrobots -coneguts com a microbots en anglès-, que tenen si fa no fa la grandària d’una cèl·lula. Podrien introduir-se a les bateries dels mòbils per netejar-les i rejovenir-les i ser una autèntica bicoca per als neurocientífics, atès que serien capaços de penetrar al cervell per mesurar-ne els senyals nerviosos. També podrien servir per posar a prova idees sobre les xarxes i les comunicacions, si es concentressin milions d’aquests aparells en una placa de Petri.

Idees velles, tecnologia nova

Aquest treball, que es va presentar en una reunió de la Societat Nord-americana de Física celebrada al mes de març a Boston, és l’últim pas cap a fer realitat la idea que el físic Richard Feynman va exposar en una conferència el 1959 titulada There’s plenty of room at the bottom [ A baix hi ha molt d’espai ]. A la seva conferència, Feynman exposava la possibilitat d’organitzar la informació en estructures d’escala atòmica i que la tecnologia visqués una transformació protagonitzada per màquines moleculars. Els últims 50 anys s’han acomplert una bona part de les prediccions de Feynman sobre l’emmagatzematge d’informació. “Però, pel que fa al segon objectiu (la miniaturització de les màquines), tot just ens hi estem posant”, assenyala el Dr. Miskin.

Els nous robots es basen en la mateixa tecnologia bàsica que els xips d’ordinador. “El que fem és treure profit de 60 anys de [recerca sobre el] silici”, assegura Paul McEuen, físic de la Universitat Cornell. “Fer un xip de silici de 100 micres per costat no és res de l’altre món. El que no existia és bàsicament l’exoesquelet que basteix els braços del robot, els actuadors”.

El repte d’alimentar un microrobot

Mentre treballava als laboratoris del Dr. McEuen i Itai Chen -tots dos, físics de la Universitat Cornell-, el Dr. Miskin va desenvolupar una tècnica per superposar capes de platí i titani a una oblia de silici. En aplicar-hi voltatge elèctric, el platí es contrau, el titani es manté rígid i la superfície plana es doblega. Aquesta torsió es va convertir en el motor que mou les extremitats dels robots, cadascun dels quals té un gruix equivalent a un centenar d’àtoms.

La idea no és nova. Fa decennis que investigadors com Kris Pister, de la Universitat de Califòrnia (seu de Berkeley), parlen de “pols intel·ligent”: sensors minúsculs que podrien aportar informació sobre les condicions de l’entorn. Tanmateix, quan va ser l’hora de portar la idea a la pràctica, la pols intel·ligent va adquirir dimensions més grans, més semblants a la grava intel·ligent, per poder-hi encabir bateries.

El Dr. Miskin va esquivar el problema de l’alimentació elèctrica deixant-ne fora les bateries i substituint-les per plaques solars minúscules col·locades a la part dorsal dels robots i alimentades per làsers.

Aigua viscosa com la mel

Com que, per fabricar els robots, es fan servir tècniques convencionals utilitzades amb el silici, incorporar-hi sensors per mesurar la temperatura o les pulsacions elèctriques no hauria de comportar cap dificultat. El Dr. Miskin assegura que sovint els seus companys enginyers electrònics se’n fan creus quan s’assabenten que els robots funcionen amb una fracció de volt i només consumeixen deu milmilionèsimes parts de watt. “¿O sigui que pots agafar la meva creació i posar-hi potes?” “Sí, això mateix”. “I després pots fer que la piloti, que computi i faci tot això?”. La gent queda entusiasmada.

No obstant això, encara hi ha reptes per superar. Els làsers no servirien com a font d’alimentació dels robots que s’injectessin al cervell, tot i que el Dr. Miskin assegura que els camps magnètics podrien ser una alternativa. El científic té intenció de concebre robots que nedin en lloc de reptar amb les extremitats, però cal tenir en compte que, per a aparells diminuts, nedar pot ser una tasca àrdua, ja que l’aigua esdevé viscosa, com la mel.

Malgrat tot, el Dr. Miskin espera poder fer una demostració pràctica del funcionament dels microrobots d’aquí pocs anys. “En realitat, la qüestió és quant has d’innovar”, comenta. “I el que m’encanta d’aquest projecte és que, per a moltes de les coses funcionals, la resposta és gens: és agafar les parts que ja existeixen i ajuntar-les”.

Traducció d’Ignasi Vancells

Més continguts de

Blogs de ciència

this_image_alt

Despedida