Desarrollan microchip “volador” del tamaño de un grano de arena para “rastrear dolencias transmitidas por el aire”

Investigadores han desarrollado un microchip alado (volador) que poseen la dimensión de un grano de arena, y según sus creadores se utilizará para “rastrear dolencias transmitidas por el aire”.

Los expertos que desarrollaron este pequeño mecanismo manifiestan que los “microfliers” o “microvolantes” además podrían usarse para monitorear la contaminación del aire y la contaminación ambiental a escalas que anteriormente no eran posibles.

Copiando la naturaleza

No existe motor implicado: el pequeño mecanismo 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 investigar las semillas dispersadas por el viento, los ingenieros de la Northwestern University en Evanston, Illinois , optimizaron la aerodinámica del microflier para garantizar que cuando se deja caer desde una altura, caiga a una velocidad lenta de forma 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 dolencias en el camino hacia abajo.

Hasta actualmente, las versiones de los pequeños aparatos han sido equipadas con sensores de contaminación del aire, herramientas para investigar la radiación solar en distintas longitudes de onda y un sensor de PH para monitorear la calidad del agua.

El equipo de EE. UU. manifestó que el microflier fue desarrollado en un principio como un sistema electrónico a reducida escala que podría estar lleno de sensores y después volar, o por lo menos planear.

“asimismo de sensores, tiene fuentes de energía, antenas para comunicación inalámbrica y memoria integrada para guardar datos”, explicó el equipo.

El pionero de la bioelectrónica, el maestro John Rogers, quien dirigió el desarrollo, manifestó que el objetivo era usar los aparatos para localizar el medio entorno para el monitoreo de la contaminación, la vigilancia del pueblo o el seguimiento de dolencias.

El equipo se motivó en el planeta biológico, que según el maestro Rogers ha tenido miles de millones de años para desarrollar una aerodinámica sofisticada.

Rogers manifestó:

“Tomamos prestados esos conceptos de boceto, los adaptamos y los aplicamos a plataformas de circuitos electrónicos. Estas construcciones 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 factible”.

Para diseñar los microfliers, el maestro Rogers y sus colegas estudiaron la aerodinámica de las semillas de varias plantas, inspirándose más directamente en la Tristellateia, una enredadera en flor con semillas en forma de estrella.

Las semillas de Tristellateia poseen alas afiladas que atrapan el viento para caer con un giro lento y giratorio, explicaron.

Parte del trabajo implicó el boceto y desarrollo de bastantes tipos de microfliers, incluido uno con tres alas, optimizado a los ángulos de la tristellateia.

Evidencias de laboratorio

Para identificar la estructura más ideal, el maestro Yonggang Huang, quien dirigió el trabajo teórico del ensayo, hizo un modelo computacional de cómo fluye el aire en torno del mecanismo para imitar la rotación lenta y controlada de la semilla de tristellateia.

Sobre esta base, el conjunto del maestro Rogers edificó y probó construcciones en el laboratorio, usando procedimientos avanzados para obtener imágenes y cuantificar patrones de flujo.

Las construcciones resultantes se pueden formar en una amplia variedad de tamaños y formas, algunas con propiedades que, según el maestro Rogers, pueden realizar que la naturaleza “corra por su dinero”.

El ingeniero principal manifestó:

“Creemos que ganamos a la naturaleza. Por lo menos en el sentido estricto de que hemos podido edificar construcciones que caen con trayectorias más estables y a velocidades terminales más lentas que las semillas equivalentes que se verían en plantas o árboles. igualmente pudimos edificar estas construcciones voladoras de helicópteros en tamaños mucho más pequeños que los que se localizan en la naturaleza. Eso es notable porque la miniaturización de aparatos simboliza la trayectoria de desarrollo dominante en la industria electrónica, donde los sensores, radios, baterías y diferentes componentes se pueden edificar en dimensiones cada vez más pequeñas”.

El maestro Rogers explicó que los microfliers constan de dos partes: componentes electrónicos funcionales de tamaño milimétrico y sus alas.

El peso de la electrónica se distribuye bajo en el centro del microflier para impedir que pierda el control y caiga caóticamente al suelo.

El equipo del maestro Rogers incluyó sensores, una fuente de energía que puede recolectar energía ambiental, depósito de memoria y una antena que puede transferir datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente, tableta o computadora.

El equipo equipó un mecanismo con todos los elementos para localizar partículas en el aire, útil para monitorear los niveles de contaminación en una carretera principal o en una zona muy local.

En otro ejemplo, incorporaron sensores de acidez que podrían usarse para monitorear la calidad del agua y fotodetectores para calcular la exposición al sol en distintas longitudes de onda.

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El maestro Rogers dice que un gran numero de aparatos podrían arrojarse desde un avión o edificio y dispersarse ampliamente para monitorear el aire mas tarde de un derrame químico o para rastrear los niveles de contaminación del aire en varias altitudes.

Inclusive tiene un plan para lidiar con cualquier basura electrónica. Su equipo ya desarrolla aparatos electrónicos transitorios que pueden disolverse en agua sin causar daños cuando ya no se precisan.

Actualmente su equipo está usando los mismos componentes y técnicas para edificar microfliers que se degradan y desaparecen naturalmente en el agua subterránea con el tiempo.

Los descubrimientos de el estudio han sido publicados en la revista Nature.