Sensor nanohairs y chinitas
Reproducir
las cualidades de la piel humana en un sensor sintético adecuado, es un desafío por las graves limitaciones de diseño en este
tipo de sensores, haciéndolos extraordinariamente complejos de fabricar.
Tiene
el dispositivo que ser delgado y lo
suficientemente flexible como que permita envolver zonas de alta curvatura,
como por ejemplo, los dedos de manos y pies sin que estos sufran daños. Es
problemático porque los materiales utilizados en electrónica como el silicio y el germanio, en su estado a granel,
son duros y quebradizos.
Usando
una variedad de métodos, varios grupos de investigación han realizado progresos
en electrónica ”epidérmica” . En la Universidad de Illinois en Urbana-Champaing, el
grupo de John Rogers, creó monitores inalámbricos de frecuencia cardíaca que se
pegan a la piel como tatuajes temporales utilizando sólo fuerzas de Van der Waals mediante un método de transferencia de impresión para cortar trocitos
individuales de silicio del tamaño de micras y adjuntarlas a un sustrato
flexible. Otros grupos de investigación,
han creado circuitos eléctricos flexibles con nanotubos de carbono o grafeno.
Nanohairs PDMS - diagrama
En
Corea del Sur, un equipo de investigadores de la Universidad de Seúl
(SNU), junto a un científico del grupo de Rogers, ha producido un simple
sensor, flexible y altamente sensible, basado en las fuerzas intermoleculares entre
“nanohairs” (“nanopelos”). Este dispositivo equivalente a piel humana sintética
es capaz de distinguir y medir la presión, así como el esfuerzo cortante y las
fuerzas de torsión.
Este
simple sensor fue creado basado en “piezoresistance”
donde los cambios en la conductividad eléctrica de un semiconductor son
causados por la tensión mecánica aplicada. Su diseño utiliza dos capas finas
ligeramente separadas de un polímetro flexible, el polimetilsiloxano (PDMS),
cada uno cubierto con una fina capa de platino para hacerlos conducir
electricidad; luego se cubre la superficie interior de ambas capas de polímero
con una densa alfombra de platino cubierto de “nanohairs”. Entre lo pelos
entrelazados, las fuerza de Van der Waals al actuar en las dos capas de polímero
dibujan juntos una especie de velcro molecular; sin embargo, la resistencia de los
pelos a la flexión actúa simultáneamente para empujarlos aparte, permitiendo el
equilibrio de las dos fuerzas.
Los
investigadores han demostrado la sensibilidad de su dispositivo midiendo una
pequeña gota de agua rebotando en un superficie súper hidrófoba y también
midiendo el cambio de velocidad e intensidad del latido del corazón,
después de un ejercicio vigoroso al conectar un sensor a la arteria en la
muñeca; así mismo, se ha demostrado la capacidad del sensor para medir la
distribución espacial de la presión, mediante el uso de una red de sensores
interconectados de 64 pixeles y la colocación de dos insectos pequeños –
chinitas (mariquitas) – en lugares separados en su superficie, mapeando su
desplazamiento mediante la presión que hacían los insectos caminando sobre el
sensor.
El
principal investigador Kahp-Yang Suh ha explicado que las técnicas utilizadas
en la fabricación del sensor son económicas y fácil de reproducir.
La
investigación ha sido publicada en Nature Materials.
Glosario:Fuerzas de Van der Waals es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de la misma molécula) distintas a aquellas debido al enlace covalente o a la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras.
En ocasiones el termino se utiliza como un sinónimo para la totalidad de las fuerzas intermoleculares.
Glosario:Fuerzas de Van der Waals es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de la misma molécula) distintas a aquellas debido al enlace covalente o a la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras.
En ocasiones el termino se utiliza como un sinónimo para la totalidad de las fuerzas intermoleculares.
Fuente:
Physics World / Wikipedia / Crédito imágenes: Physics World
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