Fieras de la Ingeniería

Los ingenieros de la Universidad de Purdue en Estados Unidos, han creado un pequeño dispositivo de posicionamiento motorizado que tiene el doble de destreza que otros similares existentes en la actualidad, para ello han desarrollado nuevas aplicaciones que incluyen sensores biológicos y sistemas más compactos, propiciando nuevos discos duros con mayor potencia y rendimiento para ordenadores entre otras aplicaciones.

El dispositivo, llamado “unidad monolítica de rastreo”, podría ser utilizado como un “manipulador de nanoescala” que precisamente se mueve o siente el movimiento y las fuerzas. Estos dispositivos también pueden ser utilizados en ambientes acuosos para sondar las moléculas biológicas, según decía Jason Vaughn Clark, profesor asistente de aparatos eléctricos del equipo de ingeniería que creó el diseño.

Las unidades monolíticas de rastreo podría permitir mejorar ciertas clases de sonda a base de sensores que detectan virus y moléculas biológicas. En la actualidad estos tipos de sensores detectan objetos con la ayuda de dos componentes diferentes; una sonda que se mueve al mismo tiempo y una plataforma para muestras posicionadas. La nueva tecnología sustituirá a los dos componentes con una sola unidad monolítica de rastreo.

Esta innovación podría permitir a los sensores trabajar más rápidos, en mayor resolución y sería lo suficientemente pequeño como para caber en un microchip. Cuanto mayor sea la resolución, podrá de mejor forma ser utilizado para diseñar el futuro de los discos duros de ordenador con capacidad de almacenamiento de alta densidad de datos y recuperación. Otra posible aplicación podría ser la de fabricar o montar en miniatura máquinas a micro y nano escala.

Las unidades de rastreo representan una ventaja sobre otras tecnologías. En contraste con actuadores piezo-eléctricos que suelen desviar, o mover, una fracción de un micrómetro, la unidad de rastreo puede desviar de decenas a cientos de micrómetros. Y, a diferencia las unidades de rastreo convencionales, que sólo se mueven en una dirección, este nuevo dispositivo puede moverse en dos direcciones (de izquierda a derecha, hacia adelante y hacia atrás), lo cual es un anticipo que realmente podría abrir la puerta para muchas aplicaciones novedosas.

Utilizar correctamente los dispositivos de este tipo requiere de ingenieros para saber con exactitud cuánta fuerza se está aplicando a la unidad de rastreo de sensores y en qué medida se están moviendo. El nuevo diseño se basa en una tecnología llamada “micro electro metrología”, que permite a los ingenieros determinar con precisión el desplazamiento y la fuerza que se aplica. Con ello se puede de medir esta fuerza mediante la comparación de los cambios en las propiedades eléctricas tales como la capacidad o tensión.

Los ingenieros utilizan métodos computacionales llamados “análisis nodal” y “análisis de elementos finitos”, para diseñar, modelar y simular unidades monolíticas de rastreo. Los resultados son una extensión de la investigación para crear un sistema ultra-preciso de medición para los dispositivos que tienen características en la escala de tamaño en nanómetros. La investigación también se enfocó para crear dispositivos que se “auto-calibren”, lo que significa que son capaces de medir con precisión. Tales métodos de medición y normas son necesarias para comprender mejor y aprovechar las dimensiones del nanómetro.

El tamaño de todo el dispositivo es inferior a un milímetro, o una milésima parte de un metro, la característica de su reducido tamaño es de alrededor tres micrómetros, aproximadamente un treintavo tan ancho como un cabello humano. Aunque aún se puede hacer más pequeños, sin embargo, esto es una prueba del concepto. La tecnología está en desarrollo por lo que debería permitir a los investigadores en la práctica y de forma eficaz extraer decenas geométricas y propiedades de los materiales en sus micro-dispositivos sólo por vía electrónica de sondaje mediante cambios en capacidad o tensión.

Más información: Universidad de Purdue