Los diminutos robots flotantes pueden ser útiles de muchas formas, por ejemplo, para sondear el intestino humano en busca de enfermedades o para buscar contaminantes en el medio ambiente. En un paso hacia tales dispositivos, los investigadores describen un nuevo matrimonio de materiales, combinando electrónica ultradelgada 2-D con partículas en miniatura para crear máquinas microscópicas.

Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 255ª Reunión y Exposición Nacional de la American Chemical Society (ACS).

"Puedes hacer circuitos electrónicos que tengan un solo átomo de espesor, que es increíblemente delgado, "Michael Strano, Doctor., dice. "Un uso creativo en el que nadie ha pensado hasta ahora es tomar estos componentes electrónicos e injertarlos en una partícula coloidal. La partícula, que puede flotar en el aire como una mota de polvo, tiene funciones informáticas simples. Puede llevar estos nuevos dispositivos electrónicos a entornos a los que de otro modo no podrían acceder ".

Como primer paso, los investigadores necesitaban desarrollar un conjunto compatible de componentes electrónicos para que el recubrimiento de la partícula formara un circuito autónomo cerrado. "Esto fue difícil de hacer, "dice Volodymyr Koman, Doctor., investigador del grupo de Strano en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Pasamos por varios dispositivos diferentes para cumplir con ciertos requisitos de potencia y energía".

En el final, El equipo de Strano seleccionó un material biocompatible, SU-8, para las partículas de tamaño micrométrico y las grabó litográficamente para crear un circuito cerrado que consiste en una fuente de energía, un detector y un dispositivo de memoria. La fuente de energía era una heterounión p-n de MoS2 y WSe2 que puede convertir la luz en corriente eléctrica. Tanto MoS2 como WSe2 son semiconductores 2-D. El detector era un quimiorresistor, una capa única distinta de MoS2, diseñado para cambiar su resistencia eléctrica en respuesta a un agente ambiental. La salida eléctrica se almacena en un dispositivo de memoria que consta de una capa separada de escamas de MoS2 intercaladas entre electrodos de oro y plata.

Dado que la movilidad y la estabilidad de las partículas serían una parte importante de las aplicaciones propuestas, los investigadores primero comprobaron si podían viajar las partículas electrónicas y hasta qué punto. En tono rimbombante, Los materiales 2-D poseen límites de deformación más altos en comparación con materiales similares. Los investigadores los aerosolizaron y los impulsaron hacia un objetivo; las diminutas partículas volaron un par de pies.

Los investigadores prevén una variedad de usos para estas máquinas voladoras en miniatura. Monitoreo de grandes áreas en busca de bacterias, esporas fumar, El polvo o los humos tóxicos actualmente requieren enormes recursos, Dice Koman. Los satélites o una flota de drones voladores pueden realizar estas tareas, pero son costosos, mientras que los sensores en el suelo requieren una instalación intensiva en mano de obra, que a menudo es lenta en comparación con la velocidad de propagación del aerosol. "Como alternativa, introducimos el concepto de dispositivo electrónico aerosolizable, ", dice. Como ejemplo, los investigadores probaron los diminutos dispositivos en un gasoducto simulado. Las máquinas voladoras navegaron con éxito a través de la cámara de prueba y detectaron la presencia de partículas de carbono o compuestos orgánicos volátiles en el camino y almacenaron esta información en la memoria.

"Colocamos pequeños retrorreflectores en las partículas, como los que tiene en sus bicicletas, para que reflejen la luz y nos permitan encontrar rápidamente las partículas, "Dice Koman. Después de la captura, los investigadores descargaron la información de las partículas. "Para leer, las partículas tienen conexiones metálicas designadas, como un enchufe:una vez que inserte dos sondas, puede leer el estado del dispositivo ". La memoria se puede borrar para que las máquinas en miniatura se puedan reutilizar.

Los próximos pasos de los investigadores son desarrollar partículas para aplicaciones adicionales, incluso como monitores del sistema digestivo humano. "Esta es la idea correcta y el momento adecuado, ", dice Strano." Piense en ellos como proto-robots ".