Los robots funcionales e inteligentes del tamaño de una sola célula están al alcance, dijo el profesor de la Universidad de Cornell Paul McEuen en la conferencia inaugural Mildred S. Dresselhaus en el MIT el 13 de noviembre.
"Construir un robot que tenga una escala de 100 micras y que funcione, es un gran sueño", dijo McEuen, profesor de ciencias físicas John A. Newman en la Universidad de Cornell y director del Instituto Kavli en Cornell. Ciencia a nanoescala. “Cien micras es un tamaño muy especial. Es la frontera entre lo visible y lo invisible, o el mundo microscópico ".
En una charla titulada "Sensores y robots del tamaño de una célula" frente a una gran audiencia en la sala de conferencias 10-250 del MIT, McEuen presentó su concepto para una nueva generación de máquinas que funcionan a microescala combinando microelectrónica, células solares y luz. . Los microbots, como los llama, operan utilizando circuitos integrados ópticos inalámbricos y actuadores electroquímicos de superficie.
Iniciando las conferencias de Dresselhaus
Inaugurada este año para honrar al profesor y físico del MIT Mildred "Millie" Dresselhaus, la Conferencia Dresselhaus reconoce una figura significativa en ciencia e ingeniería cuyo liderazgo e impacto se hacen eco de la vida, los logros y los valores del profesor del Instituto. La conferencia se presentará anualmente en noviembre, el mes de su nacimiento.
Dresselhaus pasó más de 50 años en el MIT, donde fue profesora en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática (originalmente el Departamento de Ingeniería Eléctrica), así como en el Departamento de Física. Fue la primera profesora del Instituto del MIT, coorganizadora del primer Foro de Mujeres del MIT, la primera receptora individual del Premio Kavli y la primera mujer en ganar la Medalla Nacional de Ciencias en la categoría de ingeniería.
Su investigación sobre las propiedades fundamentales del carbono le valió el apodo de "Reina de la Ciencia del Carbono". También era conocida a nivel nacional por su trabajo para desarrollar oportunidades más amplias para las mujeres en ciencia e ingeniería.
“Millie era física, científica de materiales e ingeniera eléctrica; un profesor del MIT, investigador y supervisor doctoral; un autor prolífico; y un líder de toda la vida en la comunidad científica ", dijo Asu Ozdaglar, actual jefe del departamento de EECS, en sus comentarios de apertura. "Incluso en sus últimos años, estuvo activa en su campo en el MIT y en el departamento, asistiendo a reuniones de la facultad de EECS y desempeñando un papel importante en el desarrollo de la instalación de MIT.nano".
Empujando los límites de la física
McEuen, quien conoció a Dresselhaus por primera vez cuando asistió a la escuela de posgrado en la Universidad de Yale con su hijo, expresó el privilegio de celebrar a Millie como oradora inaugural. “Cuando pienso en mis héroes científicos, es una lista muy, muy corta. Y creo que en la parte superior estaría Millie Dresselhaus. Poder dar esta conferencia en su honor significa todo para mí ”.
Después de obtener su licenciatura en física de ingeniería de la Universidad de Oklahoma, McEuen continuó su investigación en la Universidad de Yale, donde completó su doctorado en 1990 en física aplicada. McEuen pasó dos años en el MIT como postdoctorado estudiando física de la materia condensada, y luego se convirtió en investigador principal en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Pasó ocho años enseñando en la Universidad de California en Berkeley antes de unirse a la facultad de Cornell como profesor en el departamento de física en 2001.
“Paul es pionero en nuestra generación, explorando el dominio de los átomos y las moléculas para ampliar aún más la frontera. No es exagerado decir que sus descubrimientos e innovaciones ayudarán a definir la Nano Age ", dijo Vladimir Bulović, director de la facultad fundadora de MIT.nano y el Profesor Fariborz Maseeh (1990) en Tecnología Emergente.
" El mundo es nuestra ostra"
Al comienzo de su charla, McEuen bromeó diciendo que hablar de tecnología medida en micras suena "tan de los años 50" en el mundo actual, en el que los investigadores pueden manipular a escala nanométrica. Una micra, una abreviatura de micrómetro, es la millonésima parte de un metro; un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro.
“[Pero] si quieres un micro robot, necesitas piezas a nanoescala. Así como el nacimiento del transistor dio origen a todos los sistemas computacionales que tenemos ahora ", dijo," el nacimiento de elementos mecánicos y electrónicos simples, a nanoescala, va a dar lugar a una tecnología robótica a una escala microscópica de menos de 100 micras ".
El lema de McEuen y su grupo de investigación en Cornell es "cualquier cosa, siempre y cuando sea pequeño". Este enfoque incluye fundamentos de nanoestructuras, origami atómicamente delgado para metamateriales y micromáquinas, y teléfonos inteligentes y optobots a microescala. McEuen enfatizó la importancia de tomar prestado de otros campos, como la tecnología de microelectrónica, para construir algo nuevo. Los investigadores de Cornell han utilizado esta tecnología para construir un circuito integrado inalámbrico óptico (OWIC), esencialmente un teléfono celular microscópico hecho de células solares que lo alimentan y reciben información externa, un circuito transistor simple para servir como cerebro y un diodo emisor de luz para borrar datos.
¿Por qué hacer algo tan pequeño? La primera razón es el costo; el segundo es su amplia gama de aplicaciones. Dichos dispositivos diminutos podrían medir el voltaje o la temperatura, haciéndolos útiles para experimentos de microfluidos. En el futuro, podrían implementarse como etiquetas inteligentes y seguras para la falsificación, sensores invisibles para Internet de las cosas, o usarse para la interfaz neuronal para medir la actividad eléctrica en el cerebro.
Agregar un actuador electroquímico de superficie a estos OWIC trae movimiento mecánico a los microbots de McEuen. Al cubrir una pieza muy delgada de platino en un lado y aplicar un voltaje al otro, "podríamos hacer todo tipo de cosas geniales".
Al final de su charla, McEuen respondió a las preguntas de la audiencia moderadas por Bulović, como cómo se comunican los microbots entre sí y cuál es su vida útil funcional. Cerró con una cita final de Millie Dresselhaus: “Siga sus intereses, obtenga la mejor educación y capacitación disponibles, establezca su objetivo alto, sea persistente, sea flexible, mantenga sus opciones abiertas, acepte ayuda cuando se le ofrezca y esté preparado para ayudar a otros . "
Las nominaciones para la conferencia 2020 Dresselhaus se pueden enviar en el sitio web de MIT.nano . Se puede considerar cualquier figura significativa en ciencia e ingeniería de cualquier parte del mundo.
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