Power To The Nanomachines

Ahir en Josep Miquel em va venir a explicar que havia tingut una reunió amb un professor que està treballant també en temes "nano" i em va introduir el treball de dit professor, ja que em va explicar quina conclusió havien tret (que no ve al cas) i em vaig interessar.

El professor en qüestió es diu Zhong Lin Wang, segons m'han dit un home bastant reconegut i que ha sabut rodejar-se de gent competent, el que fa que el seu laboratori culli molts èxits.

Sigui com sigui, una de les grans metes del seu laboratori és donar solucions eficients al tema d'abastar d'energia a les nanomàquines.

Imagineu el "comando" encarregat de medir i controlar el nivell de glucosa d'un diabètic que ja s'ha comentat algun cop. Necessitarà alguna bateria, o alguna font d'energia per funcionar... les màquines no funcionen si no tenen energia, òbviament.

S'ha dit que dispositius "bio-inspirats" podrien incloure parts que transformessin elements químics de l'entorn en energia, però en quant l'electrònica entri en joc, es necessitarà una cosa més. El que sí és impracticable és intentar miniaturitzar bateries: una bateria a nivell nano, de moment, té una esperança de vida irrisòria... i el que no podem fer és anar treient i posant bateries de les nanomàquines d'un pacient cada dos per tres. Necessitem mètodes autònoms.

He llegit també molts temes que confien en una tecnologia similar als "RFID tags" i de les antenes. Les antenes, quan reben senyal, generen un voltatge en els seus bornes, energia elèctrica al capdavall. D'aquí que es vulgui utilitzar l'inductive coupling d'una bobina, per exemple, per captar energia que prové d'un dispositiu exterior (que podria ser algo un mòvil suficientment adaptat). Per posar un exemple real, les targetes de metro aquí a Atlanta, i a molts altres llocs, van amb RFID que he dit abans. Porten a dins una mini-antena que es comunica amb una altra mini-antena que hi ha als torns d'entrada del metro. Aquest dispositiu dels torns té energia perquè està conectat a la xarxa elèctrica, i li envia energia a la mini-antena de la targeta per fer funcionar el petit circuit que hi ha, i així poder dialogar i poder validar el bitllet. Un altre exemple és la meva targeta d'accés al laboratori. La passo per davant d'un lector per a que se m'obri la porta. I prou de RFID que em desvio del tema.

Aquí és quan entra una de les idees de l'equip del Zhong Li Wang. Es basen en la propietat d'alguns materials anomenada piezoelectricity, per la qual un material genera un camp o potencial elèctric quan és sotmès a una tensió (o stress) mecànic. Per posar un símil, és com quan crees foc amb un llumí perquè el rasques amb allò de les caixes de llumins. L'equip d'aquest senyor també ha estat treballant dur per conseguir fils de materials especials a nivell nano també. Per exemple, fan servir òxid de zinc (ZnO) ja que és semiconductor i piezoelèctric a la vegada.

La idea bàsica és fer servir l'energia que circula pel cos, i que "es desperdicia" i no ens adonem, per crear voltatge que pugui utilitzar-se per alimentar els sensors, antenes, o el que faci falta. Al ser dispositius tant petits i que requereixen energia intermitentment, es creu que la potència que es generarà serà més que suficient. Com a exemples, seguint amb el tema del cos humà, tenim: moviment dels músculs per respirar, al caminar, el batec del cor, el moviment del torrent sanguini, etc...

Tornant a la part dels materials, el tema és que tenim un fil de tamany nano, recte, sobre un pla. I tenim un electrode en una de les puntes. Si el fil es doblega, tant per un costat per un altre s'exerceix una força o una tensió mecànica, que per la propietat piezoelèctrica que hem comentat abans, produeix energia elèctrica que és captada per l'electrode.


Doncs ara imagineu el cap d'un "raspall" creat amb tot d'aquests fils, i amb una tapa que fa d'electrode. I aquesta "cosa" viatja pel torrent sanguini. Per les perturbacions, la força de bombeig del cor, etc, els fils aniran oscilant, creant de manera paulatina energia que l'electrode captarà i servirà per abastir l'antena o el sensor que transporti.

Sembla doncs que el tema de l'energia per les nanomàquines està en bon camí.

Un sensor, i un condensador que guarda l'energia que els fils li envien a través de l'electrode