Los investigadores han desarrollado una batería del grosor de un cabello que puede alimentar robots cuyo tamaño no supera el del punto que aparece al final de esta frase. La batería de zinc-aire captura el oxígeno de su entorno y oxida cantidades minúsculas de zinc, una reacción que puede crear hasta 1 voltio. Esta energía puede entonces alimentar cosas como sensores o un pequeño brazo robótico que puede elevarse y descender para entregar una carga útil (por ejemplo, insulina) directamente a las células de una persona con diabetes.
Aunque desde hace tiempo se ha propuesto que los robots del tamaño de una célula administren medicamentos a lugares específicos del cuerpo, alimentarlos ha sido complicado. Muchos de los diseños actuales utilizan energía solar, lo que significa que deben estar expuestos a la luz solar o ser controlados por un láser. Pero ninguno de los dos penetra demasiado en el cuerpo, lo que limita la distancia que pueden recorrer estos robots, apodados “marionetas”, porque deben permanecer conectados a esta fuente de luz como el hilo de una marioneta.
“Los sistemas de marionetas en realidad no necesitan una batería porque reciben toda la energía que necesitan del exterior”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Michael Strano, ingeniero químico del MIT. “Pero si quieres que un pequeño robot pueda entrar en espacios a los que no podrías acceder de otra manera, necesita tener un mayor nivel de autonomía. Una batería es esencial para algo que no va a estar atado al mundo exterior”.
La nueva batería es una de las más pequeñas jamás inventadas. En 2022, investigadores en Alemania describieron una batería de tamaño milimétrico que puede caber en un microchip. La batería de Strano y su equipo es unas 10 veces más pequeña, con solo 0,1 milímetros de largo y 0,002 milímetros de grosor. El cabello humano medio tiene unos 0,1 milímetros de grosor.
La batería tiene dos componentes, un electrodo de zinc y un electrodo de platino. Estos están incrustados en un polímero llamado SU-8. Cuando el zinc reacciona con el oxígeno del aire, crea una reacción de oxidación que libera electrones. Estos electrones fluyen hacia el electrodo de platino.
Las baterías se fabrican mediante un proceso llamado fotolitografía, que utiliza materiales sensibles a la luz para transferir patrones de tamaño nanométrico a obleas de silicio. Este método se utiliza habitualmente para fabricar semiconductores. Puede “imprimir” rápidamente 10.000 baterías por oblea de silicio, informaron Strano y sus colegas el 14 de agosto en la revista Science Robotics.
En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron un cable para conectar estas diminutas baterías a robots del tamaño de una célula, que también desarrolla el laboratorio de Strano. Probaron la capacidad de la batería para alimentar un memristor, un circuito que cambia la resistencia en función de la cantidad de carga que fluye a través de él. Estos memristores pueden almacenar recuerdos de eventos en función de los cambios de carga.
También utilizaron las baterías para alimentar un circuito de reloj, lo que permite a los robots seguir el tiempo, y para alimentar dos sensores de tamaño nanométrico, uno hecho de nanotubos de carbono y el otro de disulfuro de molibdeno. Los microsensores como estos podrían introducirse en tuberías u otros lugares de difícil acceso para detectar fugas, según los investigadores.
“Estamos fabricando los componentes básicos para desarrollar funciones a nivel celular”, dijo Strano.
El equipo también utilizó las baterías para mover un brazo de uno de sus diminutos robots, que tienen aproximadamente el tamaño de un óvulo humano. Esta dinámica minúscula podría permitir que los robots médicos que trabajan dentro del cuerpo liberen medicamentos en un momento o lugar determinados.
En el futuro, el equipo espera deshacerse de los cables e incorporar baterías a sus microrrobots.
“Esto va a formar el núcleo de muchos de nuestros esfuerzos robóticos”, dice Strano. “Se puede construir un robot alrededor de una fuente de energía, de la misma manera que se puede construir un automóvil eléctrico alrededor de la batería”.
Fuente: Live Science.
