Nanoglobo controlado mediante electricidad estática

En el futuro se podrían utilizar máquinas de tamaño molecular para controlar mecanismos importantes en el cuerpo humano. En un estudio reciente, unos investigadores han demostrado cómo un nanoglobo, que incluye una única molécula de carbono, diez mil veces más delgado que el grosor de un cabello humano, puede ser controlado electrostáticamente para conmutar entre un estado inflado y otro desinflado.

El trabajo es obra de científicos de la Universidad de California en Berkeley, EE.UU., y de la Universidad de Umeå en Suecia.

Los actuadores en forma de globos inflables se usan habitualmente para aplicaciones macroscópicas, como levantar edificios, como protección contra impactos en coches, o para ensanchar arterias o venas que se han estrechado u obstruido. En la escala micrométrica, se usan como microbombas y en la naturaleza las arañas saltarinas (llamadas también saltadoras) crean microcojines llenos de fluido para impulsar sus patas en saltos "explosivos".

En la escala nanométrica, los actuadores en forma de globo inflable son virtualmente desconocidos. Sin embargo, hace varios años, unos investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania en Estados Unidos idearon, aunque sin pasar de la teoría, un actuador en forma de nanoglobo, controlado por carga electroestática, basado en el "inflado" y el "desinflado" de un nanotubo de carbono.

Dibujo esquemático de dos nanotubos de carbono, uno en estado inflado (tubo cilíndrico de la derecha) y uno en estado colapsado o desinflado (el tubo aplanado de la izquierda). La transición entre ambos estados puede ser controlada aplicando un pequeño voltaje que carga electrostáticamente el tubo y por tanto cambia el estado de desinflado a inflado. El voltaje aplicado se visualiza por dos puntas de contacto que tocan cada tubo. En la imagen los tubos están conectados a dos pistones para ilustrar la idea de que el cambio de fase podría poner en marcha una nanomáquina hipotética. (Imagen: Umeå Universitet)

Ahora, este diseño teórico ha sido llevado a la práctica, en un trabajo de investigación y fabricación experimental realizado por Hamid Reza Barzegar y sus colegas. El equipo ha demostrado cómo un nanotubo de carbono, al que podemos imaginar como un tubo cilíndrico de átomos de carbono, puede ser controlado para transformarse desde un estado colapsado o desinflado a otro inflado y viceversa, aplicando un pequeño voltaje. La naturaleza libre de defectos de los nanotubos de carbono implica que tal actuador sería capaz de funcionar sin desgaste ni fatiga estructural. Esto último viene avalado además por las pruebas llevadas a cabo por los investigadores, en las cuales se hizo funcionar a tan singulares dispositivos durante varios ciclos sin que se registrase señal alguna de pérdida de rendimiento.

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