Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI y ETH Zurich han desarrollado una micromáquina que puede realizar diferentes acciones. Los primeros nanoimanes en los componentes de los microrobots se programan magnéticamente y luego los diversos movimientos se controlan mediante campos magnéticos. Tales máquinas, que tienen solo unas pocas decenas de micrómetros de diámetro, puede ser usado, por ejemplo, en el cuerpo humano para realizar pequeñas operaciones. Los investigadores han publicado ahora sus resultados en la revista científica. Naturaleza .

El robot, que mide solo unos pocos micrómetros de ancho, recuerda a un pájaro de papel hecho con origami, el arte japonés de doblar papel. Pero, a diferencia de una estructura de papel, el robot se mueve como por arte de magia sin una fuerza visible. Agita las alas o dobla el cuello y retrae la cabeza. Todas estas acciones son posibles gracias al magnetismo.

Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI y ETH Zurich han ensamblado la micromáquina a partir de materiales que contienen pequeños nanoimanes. Estos nanoimanes se pueden programar para que asuman una orientación magnética particular. Cuando los nanoimanes programados se exponen a un campo magnético, fuerzas específicas actúan sobre ellos. Si estos imanes se encuentran en componentes flexibles, las fuerzas que actúan sobre ellos hacen que los componentes se muevan.

Programando los nanoimanes

Los nanoimanes se pueden programar una y otra vez. Esta reprogramación da como resultado diferentes fuerzas, y resultan nuevos movimientos.

Para la construcción del microrobot, los investigadores fabricaron matrices de imanes de cobalto en láminas delgadas de nitruro de silicio. El pájaro construido a partir de este material podría realizar varios movimientos, como aletear, flotando girando o deslizándose de lado.

"Los movimientos realizados por el microrobot tienen lugar en milisegundos, "dice Laura Heyderman, jefe del Laboratorio de Experimentos de Materiales Multiescala en PSI y profesor de Sistemas Mesoscópicos en el Departamento de Materiales, ETH Zurich. "Pero la programación de los nanoimanes solo toma unos pocos nanosegundos. Esto hace posible programar los diferentes movimientos uno tras otro. Esto significa que el diminuto micro pájaro primero puede batir sus alas, luego se desliza hacia un lado y luego se vuelve a colgar. "Si es necesario, el pájaro también podría flotar en el medio, "dice Heyderman.

Microrobots inteligentes

Este novedoso concepto es un paso importante hacia micro y nanorobots que no solo almacenan información para dar una acción en particular, pero también se puede reprogramar para realizar diferentes tareas. "Es concebible que, en el futuro, una micromáquina autónoma navegará a través de los vasos sanguíneos humanos y realizará tareas biomédicas como matar las células cancerosas, "explica Bradley Nelson, jefe del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos de ETH Zurich. "También son concebibles otras áreas de aplicación, por ejemplo microelectrónica flexible o microlentes que cambian sus propiedades ópticas, "dice Tianyun Huang, investigador del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes de ETH Zurich.

Además, son posibles aplicaciones en las que cambian las características de las superficies. "Por ejemplo, podrían usarse para crear superficies que pueden mojarse con agua o repeler el agua, "dice Jizhai Cui, ingeniero e investigador del Laboratorio de Sistemas Mesoscópicos.