Por Anne Trafton Una pequeña batería diseñada por ingenieros del MIT podría permitir el despliegue de robots autónomos del tamaño de una célula para la administración de fármacos en el cuerpo humano, así como otras aplicaciones como la localización de fugas en gasoductos. La nueva batería, que mide 0,1 milímetros de largo y 0,002 milímetros de grosor, aproximadamente el grosor de un cabello humano, puede capturar oxígeno del aire y usarlo para oxidar el zinc, creando una corriente de hasta 1 voltio. Eso es suficiente para alimentar un pequeño circuito, sensor o actuador, mostraron los investigadores. "Creemos que esto va a ser muy facilitador para la robótica", dice Michael Strano, profesor de Ingeniería Química Carbon P. Dubbs en el MIT y autor principal del estudio. "Estamos incorporando funciones robóticas en la batería y comenzando a juntar estos componentes en dispositivos". Ge Zhang PhD '22 y Sungyun Yang, estudiante graduado del MIT, son los autores principales del artículo, que aparece en Science Robotics. Alimentado por baterías Durante varios años, el laboratorio de Strano ha estado trabajando en pequeños robots que pueden detectar y responder a los estímulos de su entorno. Uno de los principales desafíos en el desarrollo de robots tan pequeños es asegurarse de que tengan suficiente energía. Otros investigadores han demostrado que pueden alimentar dispositivos a microescala utilizando energía solar, pero la limitación de ese enfoque es que los robots deben tener un láser u otra fuente de luz apuntando hacia ellos en todo momento. Estos dispositivos se conocen como "marionetas" porque están controlados por una fuente de alimentación externa. Colocar una fuente de energía, como una batería, dentro de estos pequeños dispositivos podría liberarlos para vagar mucho más lejos. "Los sistemas de marionetas realmente no necesitan una batería porque obtienen toda la energía que necesitan del exterior", dice Strano. "Pero si quieres que un robot pequeño pueda entrar en espacios a los que no podrías acceder de otra manera, debe tener un mayor nivel de autonomía. Una batería es esencial para algo que no va a estar atado al mundo exterior". Para crear robots que pudieran volverse más autónomos, el laboratorio de Strano decidió usar un tipo de batería conocida como batería de zinc-aire. Estas baterías, que tienen una vida útil más larga que muchos otros tipos de baterías debido a su alta densidad de energía, se usan a menudo en audífonos. La batería que diseñaron consiste en un electrodo de zinc conectado a un electrodo de platino, incrustado en una tira de un polímero llamado SU-8, que se usa comúnmente para microelectrónica. Cuando estos electrodos interactúan con las moléculas de oxígeno del aire, el zinc se oxida y libera electrones que fluyen hacia el electrodo de platino, creando una corriente. En este estudio, los investigadores demostraron que esta batería podría proporcionar suficiente energía para alimentar un actuador, en este caso, un brazo robótico que se puede subir y bajar. La batería también podría alimentar un memristor, un componente eléctrico que puede almacenar recuerdos de eventos cambiando su resistencia eléctrica, y un circuito de reloj, que permite a los dispositivos robóticos realizar un seguimiento del tiempo. La batería también proporciona suficiente energía para hacer funcionar dos tipos diferentes de sensores que cambian su resistencia eléctrica cuando se encuentran con productos químicos en el medio ambiente. Uno de los sensores está hecho de disulfuro de molibdeno atómicamente delgado y el otro de nanotubos de carbono. "Estamos creando los bloques de construcción básicos para desarrollar funciones a nivel celular", dice Strano. Enjambres robóticos En este estudio, los investigadores utilizaron un cable para conectar su batería a un dispositivo externo, pero en futuros trabajos planean construir robots en los que la batería se incorpore a un dispositivo. "Esto va a formar el núcleo de muchos de nuestros esfuerzos robóticos", dice Strano. "Se puede construir un robot en torno a una fuente de energía, algo así como se puede construir un coche eléctrico en torno a la batería". Uno de esos esfuerzos gira en torno al diseño de pequeños robots que podrían inyectarse en el cuerpo humano, donde podrían buscar un sitio objetivo y luego liberar un medicamento como la insulina. Para su uso en el cuerpo humano, los investigadores prevén que los dispositivos estarían hechos de materiales biocompatibles que se romperían una vez que ya no fueran necesarios. Los investigadores también están trabajando en aumentar el voltaje de la batería, lo que puede permitir aplicaciones adicionales. La investigación fue financiada por la Oficina de Investigación del Ejército de los Estados Unidos, el Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Fundación Nacional de Ciencias y una beca de ingeniería de MathWorks.