Autoperforación. Así se llama el nuevo proceso que han desarrollado los investigadores del MIT para poder producir en masa robots microscópicos, del tamaño de una célula, que podrían utilizarse para monitorizar las condiciones dentro de un oleoducto o un gasoducto, o incluso para detectar enfermedades mientras estos microrrobots flotan en el torrente sanguíneo.

Este método se ha centrado en controlar la fractura natural que suele generarse en los materiales más quebradizos y finos. Para mitigar esta fractura se han fabricados bolsas minúsculas en las que se incrustan los materiales electrónicos para recopilar, grabar y generar datos.

Con un tamaño que va desde el de un glóbulo rojo, de unos 10 micrómetros de ancho, hasta aproximadamente 10 veces ese tamaño, estos pequeños objetos “comienzan a verse y comportarse como una célula biológica viva”. De hecho, “bajo un microscopio, probablemente pueda convencer a la mayoría de las personas de que es una célula”, explica el profesor de Ingenería Química del MIT al frente del proyecto, Michael Strano.

Grafeno, el protagonista del proceso

Este novedoso sistema se basa en el grafeno, que conforma la estructura externa de estos robots. Entre dos capas de este material se depositan diminutos puntos de un material polímero que contiene la electrónica de los dispositivos mediante una “versión sofisticada de laboratorio” de una impresora de inyección de tinta.

A pesar de que el grafeno es un material ultrafino es extremadamente fuerte y “flexible”, pero “en realidad es frágil”, explica Strano. La creatividad del proceso estriba en que en lugar de considerar que la fragilidad era un problema, el equipo descubre que podría ser usado en su beneficio.

“Descubrimos que se puede usar la fragilidad. Es contraintuitivo. Antes de este trabajo, si me dijeras que podrías fracturar un material para controlar su forma en la nanoescala, habría sido incrédulo”, subraya Strano.

Esto es lo que hace precisamente este sistema de autoperforación: controlar el proceso de fractura para que, en lugar de generar fragmentos aleatorios de material, como los restos de una ventana rota, produzca piezas de forma y tamaño uniformes. “Lo que descubrimos es que se puede imponer un campo de tensión para hacer que la fractura sea guiada, y se puede usar para un proceso de fabricación controlado”.

Albert Liu, uno de los investigadores del equipo, lo explica así: “Imagina un mantel que cae lentamente sobre la superficie de una mesa circular. Uno puede visualizar muy fácilmente la tensión circular en desarrollo hacia los bordes de la mesa. Esto es muy análogo a lo que sucede cuando una hoja plana de grafeno se dobla alrededor de estos pilares de polímero impreso”. De este modo, las fracturas se concentran en esos límites

Este sistema no evita la fractura completa, pero esta se producirá de una forma guiada y controlada, por lo que se obtiene un trozo de grafeno limpio y redondo que parece como si hubiera sido cortado por una perforadora microscópica, señalan los investigadores.

Los investigadores también han demostrado que otros materiales bidimensionales, además del grafeno, funcionan igual de bien con este sistema de fabricación de microrrobots. “Hay una amplia gama de posibles nuevas aplicaciones para dispositivos robóticos de este tamaño”, puntualiza Strano.