Durante años, investigadores en microrrobótica han estado trabajando para mantenerse al día con la miniaturización que se ha logrado en el campo de la microelectrónica. Un intento que, hasta el momento, parecía inutil. Ahora, investigadores de Cornell University han creado los primeros robots microscópicos que incorporan componentes semiconductores, lo que les permite ser controlados, y hechos para caminar, con señales electrónicas estándar.
Estos robots, aproximadamente del tamaño de paramecio, proporcionan una plantilla para construir versiones aún más complejas que utilizan inteligencia basada en silicio, pueden producirse en masa y algún día podrán viajar a través del tejido y la sangre humanos.
Los nuevos robots tienen aproximadamente 5 micrones de grosor (un micrón es una millonésima parte de un metro), 40 micrones de ancho y un rango de 40 a 70 micrones de longitud. Cada bot consta de un circuito simple hecho de silicio fotovoltaico, que esencialmente funciona como el torso y el cerebro, y cuatro actuadores electroquímicos que funcionan como piernas.
Los nuevos robots tienen aproximadamente 5 micrones de grosor 40 micrones de ancho y un rango de 40 a 70 micrones de longitud
"En el contexto de los cerebros del robot, hay un sentido en el que simplemente estamos tomando la tecnología de semiconductores existente y haciéndola pequeña y liberable", dijo McEuen, quien copreside el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Microsistemas y Ciencia a Nanoescala (NEXT Nano) y forma parte de la iniciativa Radical Collaboration del rector y dirige el Instituto Kavli en Cornell para la ciencia a nanoescala . "Pero las piernas no existían antes", dijo McEuen. “No había actuadores pequeños que se pudieran activar eléctricamente. Así que tuvimos que inventarlos y luego combinarlos con la electrónica ".
Utilizando la deposición de la capa atómica y la litografía, el equipo construyó las patas a partir de tiras de platino de solo unas pocas docenas de átomos de espesor, cubiertas en un lado por una fina capa de titanio inerte. Al aplicar una carga eléctrica positiva al platino, los iones cargados negativamente se adsorben en la superficie expuesta de la solución circundante para neutralizar la carga. Estos iones fuerzan al platino expuesto a expandirse, haciendo que la tira se doble. La ultradelgadez de las tiras permite que el material se doble bruscamente sin romperse. Para ayudar a controlar el movimiento de las extremidades en 3D, los investigadores modelaron paneles de polímero rígido en la parte superior de las tiras. Los espacios entre los paneles funcionan como una rodilla o un tobillo, permitiendo que las piernas se doblen de forma controlada y generen así movimiento.
Para controlarlo, los investigadores emplean el destello de pulsos de láser en diferentes sistemas fotovoltaicos, cada uno de los cuales carga un juego de patas separado. Al alternar el láser de un lado a otro entre los fotovoltaicos frontal y posterior, el robot camina.
“Si bien estos robots son primitivos en su función, no son muy rápidos, no tienen mucha capacidad computacional, las innovaciones que hicimos para hacerlos compatibles con la fabricación estándar de microchips abren la puerta para hacer que estos robots microscópicos sean inteligentes , rápido y producible en masa ”, dijo Cohen. "Este es realmente solo el primer disparo a través del arco que podemos hacer en la integración electrónica en un pequeño robot".
Los robots son de alta tecnología, pero operan con bajo voltaje (200 milivoltios) y baja potencia (10 nanovatios). No obstante, siguen siendo fuertes y robustos para su tamaño, debido a que están hechos con procesos litográficos estándar, se pueden fabricar en paralelo: alrededor de 1 millón de bots caben en una oblea de silicio de 4 pulgadas.