Un microchip del tamaño de un grano de arena es la estructura voladora más pequeña jamás creada por humanos, según sus desarrolladores, quienes dicen que podría servir para el monitoreo de la contaminación, la vigilancia de la población o el seguimiento de enfermedades de transmisión aérea.
Un microvolante junto a una hormiga común para mostrar la escala.
Los científicos dicen que los «microvolantes» (microfliers) también podrían usarse para monitorear la contaminación del aire y la contaminación ambiental a escalas que antes no eran posibles.
No hay motor involucrado: el pequeño dispositivo funciona como las semillas de la hélice de un árbol de arce, atrapando el viento para frenar su caída mientras se desliza hacia el suelo.
Al estudiar las semillas dispersadas por el viento, los ingenieros de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, optimizaron la aerodinámica del microvolante para garantizar que cuando se deja caer desde una altura, caiga a una velocidad lenta de manera controlada.
Esto permite una dispersión en un área amplia y aumenta el tiempo que se pasa en el aire, interactuando con la contaminación y las partículas de enfermedades en el camino hacia abajo.
Hasta ahora, las versiones de los pequeños dispositivos han sido equipadas con sensores de contaminación del aire, herramientas para estudiar la radiación solar en diferentes longitudes de onda y un sensor de PH para monitorear la calidad del agua.
El equipo de EE.UU. dijo que el microvolante comenzó su vida como un sistema electrónico a pequeña escala repleto de sensores, para luego pensar en hacerlo volar —o al menos planear—. Además, tiene fuentes de energía, antenas para comunicación inalámbrica y memoria integrada para almacenar datos.
El pionero de la bioelectrónica, el profesor John Rogers, quien dirigió el desarrollo, dijo que el objetivo era usar los dispositivos para detectar el medio ambiente para el monitoreo de la contaminación, la vigilancia de la población o el seguimiento de enfermedades.
El equipo se inspiró en el mundo biológico, que según el profesor Rogers ha tenido miles de millones de años para desarrollar una aerodinámica sofisticada. En este caso la inspiración más directa provino de la tristellateia, una vid en flor con semillas en forma de estrella.
«Tomamos prestados esos conceptos de diseño, los adaptamos y los aplicamos a plataformas de circuitos electrónicos», explicó el profesor Rogers. «Estas estructuras biológicas están diseñadas para caer de forma lenta y controlada, de modo que puedan interactuar con los patrones de viento durante el período de tiempo más largo posible».
Red de monitoreo y vigilancia «indetectable»
El profesor Rogers dice que una gran cantidad de dispositivos podrían arrojarse desde un avión o edificio y dispersarse ampliamente para monitorear el aire después de un derrame químico o para rastrear los niveles de contaminación del aire en varias altitudes.
«La mayoría de las tecnologías de monitoreo involucran instrumentación masiva diseñada para recolectar datos localmente en una pequeña cantidad de ubicaciones en un área espacial de interés», señaló. «Visualizamos una gran multiplicidad de sensores miniaturizados que se pueden distribuir con una alta densidad espacial en grandes áreas, para formar una red inalámbrica».
Incluso tiene un plan para lidiar con cualquier basura electrónica. Su equipo ya desarrolla dispositivos electrónicos transitorios que pueden disolverse en agua de manera inofensiva después de que ya no sean necesarios, como se muestra en un trabajo reciente sobre marcapasos biorreabsorbibles.
Una matriz de 10 x 10 microvolantes 3D. Para fabricar los dispositivos, el equipo de Rogers se inspiró en el libro pop-up de un niño, en el sentido de que las alas se «abren» del sustrato de goma utilizado para cultivarlas.
Ahora su equipo está utilizando los mismos materiales y técnicas para construir microvolantes que se degradan y desaparecen naturalmente en el agua subterránea con el tiempo.
«Fabricamos estos sistemas electrónicos físicamente transitorios utilizando polímeros degradables, conductores compostables y chips de circuitos integrados solubles que, naturalmente, se desvanecen en productos finales ambientalmente benignos cuando se exponen al agua».
«Reconocemos que la recuperación de grandes colecciones de microvolantes puede ser difícil. Para abordar esta preocupación, estas versiones reabsorbibles ambientalmente se disuelven de forma natural e inofensiva», concluyó.
Más detalles han sido publicados en la revista Nature.
