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Fusión de lo biológico y lo electrónico
Investigadores desarrollan método para hacer crecer tejidos ‘Cyborg’ con nanoelectrónica embebida.
Científicos de Harvard, por primera vez, han creado un tipo de tejido «cyborg» mediante la incorporación de una red tridimensional funcional, de cables biocompatibles a nanoescala en tejidos humanos «ingenierizados».
Como se describe en un artículo publicado el 26 de agosto en Nature Materials, un equipo de investigación multiinstitucional liderado por Charles M. Lieber, el Hyman Mark, Jr. Profesor de Química en la Universidad de Harvard y Daniel Kohane, profesor de Harvard Medical School en el Departamento de Anestesia en el Hospital infantil de Boston desarrollaron un sistema para la creación de «andamios» a nanoescala que podrían ser sembrados con células que más tarde se convirtieran en tejido.
También contribuyeron a la obra Robert Langer, del Instituto de Koch en el Massachusetts Institute of Technology, y Suo Zhigang, E. Allen, y Marilyn M. Puckett profesor de Mechanics and Materials at Harvard’s School of Engineering and Applied Sciences.
«Los métodos actuales que tenemos para el seguimiento o la interacción con los sistemas vivos son limitados», dijo Lieber. «Podemos usar electrodos para medir la actividad en las células o tejidos, pero las daña. Con esta tecnología, por primera vez, podemos trabajar en la misma escala que la unidad de sistema biológico sin interrumpirlo. En última instancia, se trata de la fusión de tejido con la electrónica de una manera que se hace difícil determinar dónde termina el tejido y empieza la electrónica. »
La investigación responde a la preocupación que ha sido asociada con el trabajo sobre el tejido de bioingeniería – cómo crear sistemas capaces de detectar los cambios químicos o eléctricos en el tejido después de haber sido cultivados e implantados. El sistema también podría presentar una solución a las luchas de los investigadores en el desarrollo de métodos para estimular directamente los tejidos artificiales y medir las reacciones celulares.
«En el cuerpo, el sistema nervioso autónomo realiza un seguimiento de pH, química, oxígeno y otros factores, y desencadena respuestas según sea necesario,» explicó Kohane. «Necesitamos ser capaces de imitar el tipo de bucles de retroalimentación intrínseca que el cuerpo ha desarrollado con el fin de mantener el control de calidad en el nivel celular y tisular.»
Utilizando el sistema nervioso autónomo como inspiración, Bozhi Tian, un antiguo estudiante de doctorado bajo Lieber y exestudiante postdoctoral en el Kohane y los laboratorios de Langer, y colaborador Jia Liu trabajaron en el laboratorio de Lieber en Harvard para construir una malla como las redes de silicio a nanoescal,a cables-sobre 30 a 80 nm de diámetro, en forma de planos lisos o en una conformación reticular. El proceso de construcción de las redes, Lieber, dijo, es similar a la utilizada para grabar microchips.
Comenzando con un sustrato de dos dimensiones, los investigadores diseñaron una malla de polímero orgánico alrededor de los cables a nanoescala, que sirven como los elementos críticos de detección a nanoescala. Electrodos a nanoescala, que conectan los elementos de nanocables, se construyeron entonces dentro de la malla para permitir los transistores de nanocables para medir la actividad en las células sin dañarlas. Una vez completo, el sustrato se disolvió, dejando a los investigadores con una esponja en forma de red o una malla que puede ser doblado o enrollado en un huésped de formas tridimensionales.
Una vez completa, las redes eran lo suficientemente porosas para permitir el equipo de semillas con células y estimular las células para crecer en cultivos 3D.
«Los esfuerzos previos para crear redes de bioingeniería de sensores se han centrado en dos dimensiones, donde los diseños de células de cultivo crecen en la parte superior de los componentes electrónicos, o en los diseños conformados donde las sondas se colocan en superficies de tejido», dijo Tian. «Es deseable tener una imagen precisa del comportamiento celular dentro de la estructura 3D de un tejido, y también es importante tener sondas a nanoescala para evitar la interrupción de cualquiera arquitectura celular o tisular.»
Usando las células del corazón y de los nervios, el equipo ha dirigido con éxito que los tejidos contengan incrustadas redes a nanoescala sin afectar la viabilidad de las células o la actividad. Los dispositivos integrados, que fueron capaces de detectar señales eléctricas generadas por las células profundas dentro del tejido, y para medir los cambios de estas señales en respuesta a los fármacos cardio-o neuro-estimulantes.
Los investigadores también fueron capaces de construir vasos sanguíneos de bioingeniería, y se utiliza la tecnología integrada para medir los cambios de pH – como se vería en respuesta a la inflamación, isquemia y otros entornos de bioquímica o celular – tanto dentro como fuera de los vasos.
A pesar de una serie de aplicaciones potenciales existentes para esta tecnología, el uso a más corto plazo, dijo Lieber, puede provenir de la industria farmacéutica, donde los investigadores pueden utilizar la tecnología para estudiar con más precisión cómo las drogas recién desarrollados actuan en tejidos tridimensionales, en lugar de capas delgadas de células cultivadas. El sistema también podría usarse algún día para controlar los cambios en el cuerpo y reaccionar en consecuencia, sea a través de la estimulación eléctrica o la liberación de un fármaco.
Fuente: EurekAlert!
Científicos australianos inventaron una silla de ruedas que se pueden manejar con el pensamiento
La silla de ruedas puede desplazarse por sí misma entre la muchedumbre por un tiempo limitado mediante el uso de su propio cerebro robótico. Un día incluso podría tener personalidad, dice el investigador principal y decano de la Facultad de Ingeniería y TI en la UTS, el profesor Hung Nguyen.
Esta tecnología podría abrir una nueva frontera de la tecnología de control del pensamiento basado en coches y sistemas de entretenimiento del hogar, que posiblemente podrían ser operados con el poder del pensamiento en el futuro.
«Hemos comenzado con la silla de ruedas porque hay una clara necesidad de ello», dice el profesor Nguyen, quien ha trabajado en el campo durante casi dos décadas.
Prof. Nguyen hijo, Jordan, de 27 años, casi se quedó paralítico después de una lesión de buceo en una piscina en 2005.
«Tuve suerte de que no se rompió el cuello,» Jordan, quien realizó la investigación para la silla de ruedas controlada por el pensamiento en sus estudios de doctorado, dice. «Sólo hay sólo unas pocas tecnologías para controlar una silla de ruedas si usted está incapacitado desde el cuello hacia abajo.»
El padre y el hijo han trabajado juntos para convertir la silla de ruedas en una realidad desde entonces. La silla de ruedas ha pasado con éxito a través de una serie de ensayos clínicos. Podría estar disponible comercialmente en cualquier lugar entre uno y cinco años, dependiendo de la financiación.
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Nuevos transistores semiconductores magnéticos basados en espintrónica
IBM Research se ha unido a un equipo de una universidad Europea para sincronizar espines de los electrones, lo que podría permitir un nuevo tipo de transistores semiconductores basados en magnteismo que resultarán en dispositivos de electrónica más eficientes energéticamente.
IBM y científicos de la ETH de Zurich, una de las principales universidades europeas, han introducido por primera vez el primer mapa directo de la formación de una hélice de espín persistente en un semiconductor.
El objetivo del proyecto es utilizar espines de los electrones para almacenar, transportar y procesar información. Sin embargo, hasta este descubrimiento, no estaba claro si los espines de los electrones poseen la capacidad de preservar la información codificada tiempo suficiente antes de la rotación.
Sin embargo, como se ilustra en la revista Nature, científicos de IBM Research y el Laboratorio de Física de estado sólido de ETH Zurich han demostrado que la sincronización de electrones se extiende a la vida útil espín del electrón en 30 veces a 1.1 nanosegundos – el mismo tiempo que tarda un procesador actual de un GHz en un ciclo.
La tecnología informática actual codifica y procesa los datos con la carga eléctrica de los electrones, IBM explicó en un comunicado de prensa. Sin embargo, esta técnica es limitada ya que las dimensiones de los semiconductores continúan reduciéndose hasta el punto donde ya no puede ser controlado el flujo de electrones. La espintrónica podría superar este impasse aprovechando el giro de los electrones en lugar de su cargo, dijo IBM.
Esta nueva comprensión en la espintrónica no sólo proporciona a los científicos un control sin precedentes sobre los movimientos magnéticos dentro de los dispositivos, pero también abre nuevas posibilidades para la creación de una electrónica más eficientes energéticamente.
Un aspecto hasta ahora desconocido de la física, los científicos observaron cómo los espines de los electrones se mueven decenas de micrómetros en un semiconductor con sus orientaciones sincrónicamente girando a lo largo de la ruta de acceso similar a una pareja bailando el vals, el baile de salón vienés famoso donde las parejas rotan.
«Si todas las parejas comienzan con las mujeres que dan al norte, después de un tiempo, los pares de rotación están orientados en direcciones diferentes», dijo Gian Salis de Physics of Nanoscale Systems research group en IBM Research — Zurich, en un comunicado «Ahora podemos. bloquear la velocidad de rotación de los bailarines de la dirección en que se mueven. Esto resulta en una coreografía perfecta donde todas las mujeres en un área determinada encaran la misma dirección. Este control y la capacidad de manipular y observar el espín es un paso importante en el desarrollo de transistores basados en espín que son eléctricamente programables «.
Para su experimento, los científicos de IBM utiliza pulsos láser ultracortos para vigilar la evolución de miles de espines de los electrones que se crearon al mismo tiempo en un lugar muy pequeño. Atípicamente, dichos espines rotan al azar y pierden rápidamente su orientación, por primera vez, los científicos pudieron observar cómo estos espines se organizan perfectamente en una banda normal como patrón, llamado hélice de espín persistente, dijo IBM en su comunicado
El concepto de bloqueo de la rotación de espín fue propuesto originalmente en teoría en 2003 y desde entonces algunos experimentos incluso han encontrado indicios de dicho bloqueo, pero hasta ahora nunca se había observado directamente, dijo IBM.
Los científicos de IBM tomaron imágenes de la sincronizacion de los espines de los electrones mediante el uso de una técnica de resolución temporal de microscopio de barrido. La sincronización de la rotación de espín del electrón ha hecho posible observar el recorrido de espines de más de 10 micrómetros o una centésima de milímetro, lo que aumenta la posibilidad de utilizar el espín para el procesamiento de operaciones lógicas, rápido y eficiente energéticamente.
La razón para el movimiento de espín síncrono es una interacción spin-órbita cuidadosamente diseñada, un mecanismo físico que empareja el espín con el movimiento del electrón. El material semiconductor llamado arseniuro de galio (GaAs) fue producido por científicos de la ETH Zurich, que se conocen como el mundo como expertos en crecimiento de estructuras de semiconductores ultra limpios y precisos atómicamente, dijo IBM. GaAs es un semiconductor III / V comúnmente utilizado en la fabricación de dispositivos tales como circuitos integrados, infrarrojos diodos emisores de luz y las células solares de alta eficiencia.
La transferencia electrónica del espín desde el laboratorio hasta el mercado sigue siendo un reto importante, según IBM. La investigación espintrónica se lleva a cabo a temperaturas muy bajas en la que interactúan mínimamente espines de los electrones con el medio ambiente. En el caso de esta investigación en particular los científicos de IBM trabajó a 40 Kelvin (-233 C, -387 F), informó la compañía.
Este trabajo fue apoyado financieramente por la Swiss National Science Foundation a través del Swiss National Science Foundation through National Center of Competence in Research (NCCR) Nanoscale Sciences and NCCR Quantum Science and Technology. El artículo científico titulado «Direct mapping of the formation of a persistent spin helix» por MP Walser, C. Reichl, Wegscheider W. y G. Salis fue publicado en línea en línea en la revista Nature Physics, DOI 10.1038/NPHYS2383 (12 de agosto de 2012).
Se observa por primera vez un efecto termoespintrónico en un material no magnético
El efecto Seebeck es el paradigma de la termoelectricidad y permite el desarrollo de termopares (sensores de temperatura). En 1821 Seebeck construyó un cable conductor de electricidad uniendo entre sí dos cables de diferentes materiales y observó que al calentar uno de sus extremos aparecía una corriente eléctrica y un campo magnético inducido. A la inversa, una diferencia de temperatura entre los extremos de un imán (material ferromagnético) provoca la aparición de una diferencia de potencial y una corriente eléctrica, incluso en imanes fabricados con materiales semiconductores y aislantes. Se publica en Nature la primera observación del efecto Seebeck en un material que no es magnético (antimoniuro de indio, InSb), aunque a baja temperatura (por debajo de 40 K). Los autores del artículo afirman que la corriente eléctrica se produce gracias a la inversión del espín de los electrones en el material, por lo que han bautizado al fenómeno como efecto Seebeck de espín.
Este nuevo descubrimiento que combina espintrónica y termoelectrónica, en lo que se suele llamar termoespintrónica, se cree que tendrá aplicaciones en la industria de los ordenadores para desarrollar sistemas que aprovechen el calor disipado para almacenar información o realizar ciertas labores de cómputo. Por supuesto, estas aplicaciones a largo plazo aún estas lejos, siendo el mayor inconveniente que todavía no se entienden bien los detalles íntimos del efecto Seebeck de espín.
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Se publica en Nature el diseño de una cámara fotográfica con 28 gigapíxeles
El número máximo de píxeles de una cámara fotográfica depende del ángulo sólido subtendido por el área del sensor que corresponde a cada píxel, que depende de la apertura de la lente, estando limitado por la difracción y otras aberraciones ópticas. Una cámara con 10 megapíxeles de calidad requiere una apertura del orden de 1 mm; una con un gigapíxel exige alcanzar un centímetro, lo que provoca enormes pérdidas de calidad en la imagen (aberraciones ópticas). La cámara AWARE-2 utiliza una abertura de 16 mm, más pequeña de lo esperado porque está basada en una matriz de microcámaras, similar al ojo de una mosca, cada una de ellas con una resolución de unos megapíxeles. El campo de visión de AWARE-2 es de 120º por 50º y cada pixel subtiene unos 38 microrradianes. Esta cámara ha sido financiada por un proyecto DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). No puedo decir mucho más, salvo que el artículo técnico es D. J. Brady et al., “Multiscale gigapixel photography,”Nature 486: 386–389 (21 June 2012) [información suplementaria]
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Vestido con sensores, que se transparenta u oscurece
Las fibras de alta tecnología integradas en un vestido reaccionan a los impulsos físicos emitidos ante la cercanía de otras personas. Este vestido reacciona ante la atracción o el rechazo que sientes por otra persona.
Se trata de Intimacy 2.0, desarrollado por diseñadores holandeses, que modifica su tonalidad de acuerdo con las pulsaciones registradas por sus sensores de alta tecnología, pasando de los tonos opacos a traslúcidos.
Cada vestido posee dos tipos de sensores inteligentes, los cuales detectan el calor de la gente que se encuentra cerca y los latidos del corazón, lo que permite que sensuales transparencias aparezcan cuando se está cerca de alguien atractivo, y que el vestido se oscurezca cuando esta persona se encuentra lejos.
ReRam: un chip de memoria 100 veces más rápido
Investigadores británicos creen haber desarrollado una memoria de un centenar de veces más rápida que la NAND Flash.
La RAM resistiva, o ReRAM, se compone de chips compuestos de óxido de metal que tienen la propiedad de cambio de estado resistivo como una función del voltaje aplicado . Este valor de la resistencia inducida se almacena incluso si la tensión ya no se aplica, por ejemplo en el caso del apagado del sistema.
De acuerdo con investigadores del UCL, University College de Londres, estos chips ReRAM también prometen ofrecer mucha más capacidad de almacenamiento que los chips NAND Flash que se utilizan actualmente, mientras que consumen menos energía y son más pequeños. Una publicación reciente en el «Journal of Applied Physics«, explica que la nueva estructura compuesta de óxido de silicio es más sensible a los cambios frecuentes de la tensión que induce la resistencia de la celda que con los materiales más antiguos.
Memoria del futuro
Dentro de la celda, los átomos de carbono se alinean para formar filamentos que son más o menos resistivos, y el número de filamentos se puede mover desde el estado 1 al estado 0 muy rápidamente. UCL va más allá en su presentación diciendo que este nuevo material desarrollado para estos chips es potencialmente más barato de producir, más robusto e incluso con el tiempo puede ser lo suficientemente fino como para hacer chips casi transparentes.
» Nuestros chips ReRAM requieren sólo una centésima parte de la energía y son cien veces más rápidos que el estándar de chips Flash NAND «, dijo el Dr. Tony Kenyon, ingeniero en el Departamento de Electrónica y Eléctrica del UCL. Estas búsquedas son similares a las de HP en memristores , que se basan en dióxido de titanio y tendrían las mismas propiedades que la ReRAM. Este nuevo enfoque por los chips de óxido de silicio que integra el almacenamiento mucho más fácil para los chips de procesamiento, tales como microprocesadores, para producir chips hibridos con una velocidad de almacenamiento de base para caché de gran tamaño y una capa transistores superiores de la CPU ejemplo.
Además, otro ingeniero de la UCL, Mehonic Adnan explica que » El potencial de este nuevo material es enorme. Durante la fase de prueba, nos dimos cuenta de que era posible programar los chips a más de dos estados la conductividad«, que también podría unirse a otras búsquedas aún más avanzadas.
Samsung presenta el «Barristor», su transistor con grafeno
Uno de los postulados más conocidos en el mundo de la electrónica es la Ley de Moore (no se trata de una ley de la naturaleza, sino una tendencia), cuyo enunciado fue realizado por Gordon Moore (uno de los fundadores de Intel) en 1965 en el que venía a decir que cada dos años se duplicaría el número de transistores que se insertarían en los circuitos integrados, algo que se ha seguido cumpliendo prácticamente hasta ahora. La miniaturización, es decir, la realización de transistores más pequeños, ha permitido aumentar la capacidad de proceso de los circuitos integrados, sin embargo, la miniaturización comenzaba a ser un problema hoy en día con tamaños que hacen aflorar inestabilidades en el silicio.
Una de las soluciones que más se barajan en el campo de la microelectrónica es el uso de nuevos materiales que puedan complementar al silicio para poder traspasar esta barrera, por ejemplo el grafeno. Parece que el Instituto de Electrónica Avanzada de Samsung va a ser uno de los primeros en alcanzar este objetivo con el Barristor, un transistor con grafeno que han presentado en la revista Science.
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Aislantes topológicos para dispositivos electrónicos cuánticos
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Duke ha creado una «lista maestra de ingredientes», que describe las propiedades de más de 2000 compuestos que pueden ser combinados para crear la próxima generación de dispositivos de electrónica cuántica.
El objetivo son aislantes topológicos (TI), hecho por el hombre, cristales que son capaces de conducir la corriente eléctrica en sus superficies, mientras que actúan como aislantes en todo el interior del cristal. El descubrimiento de TI ha sido de gran interés para los científicos, pero debido a la falta de un plan racional para la creación de ellos, los investigadores han tenido que depender de los enfoques de ensayo y error, con un éxito limitado hasta la fecha.
Debido a sus propiedades únicas, los IT pueden ser creados de forma que conducen la electricidad de manera más eficiente y al mismo tiempo son mucho menores que los cables o dispositivo convencionaless. Son candidatos ideales para convertirse en dispositivos de electrónica cuántica, afirmaron los investigadores de Duke.
La «clave» desarrollado por los investigadores de Duke es una formulación matemática que abre los datos almacenados en una base de datos de los posibles ingredientes de TI. Se proporcionan recetas específicas para la búsqueda de TI con las propiedades deseadas.
En noviembre, Stefano Curtarolo, profesor de mechanical engineering and materials sciences and physics en Duke’s Pratt School of Engineering y fundador de the Duke’s Center for Materials Genomics, y sus colegas informaron de la creación de un repositorio de genoma de materiales que permite a los científicos dejar de usar la prueba y error como método en la búsqueda de aleaciones eficientes.
El proyecto desarrollado por los ingenieros de Duke cubre miles de compuestos, y proporciona recetas detalladas para la creación de las combinaciones más eficientes para un fin determinado, al igual que los colores diferentes de pinturas en las tiendas para la mezcla de pintura para lograr el resultado deseado. El proyecto es la piedra angular del Duke’s Center for Materials Genomics.
«Aunque es extremadamente útil e importante, una base de datos es intrínsecamente un depósito de estériles de la información, sin alma y sin vida. Tenemos que encontrar los materiales de los ‘genes'», dijo Curtarolo.»Hemos desarrollado lo que llamamos el ‘descriptor topológico,» que cuando se aplica a la base de datos puede proporcionar las instrucciones para la producción de cristales con las propiedades deseadas. »
Durante el desarrollo de la clave de esta base de datos, el equipo también descubrió una nueva clase de sistemas que no hayan podido preverse sin esa «genética» enfoque.
La investigación de Duke se publica en línea en la revista Nature Materials.El trabajo fue apoyado por Office of Navy Research and the National Science Foundation.
El nuevo descriptor desarrollado por el equipo de la Duke, básicamente, puede determinar el estado de cualquier combinación específica de los elementos objeto de la investigación. En un extremo del espectro, Curtarolo explicó, es «frágil».
«Podemos descartar las combinaciones porque, ¿de qué sirve un nuevo tipo de cristal, si sería muy difícil de cultivar, o si se cultiva, no iba a sobrevivir probable?» Curtarolo dijo. Un segundo grupo de combinaciones sería un grupo intermedio denominado «factible».
Pero lo que excita a la mayoría son las combinaciones que resultan ser «robusta». Estos cristales son estables y pueden ser fácilmente producidos de manera eficiente. Igual de importante, estos cristales se pueden cultivar en diferentes direcciones, lo que les da la ventaja de las propiedades eléctricas a medida por los procesos de crecimiento simples.
Fente: PHYSORG
Científicos de Berkeley Lab generan electricidad a partir de virus
Un nuevo enfoque es un primer paso prometedor hacia el desarrollo de pequeños dispositivos que capten energía eléctrica de las tareas cotidianas. Imagínate cargar el teléfono mientras caminas, gracias a un generador de papel delgado incrustado en la suela del zapato. Este escenario futurista es ahora un poco más real. Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EE.UU. han desarrollado un método para generar energía utilizando virus inofensivos que convierten la energía mecánica en electricidad.
Los científicos probaron su enfoque mediante la creación de un generador que produce la corriente necesaria para operar una pequeña pantalla de cristal líquido. Funciona pulsando con un dedo en un electrodo del tamaño de un sello de correos revestido con virus especialmente diseñados. Los virus convierten la fuerza en una carga eléctrica.
El generador es el primero en producir electricidad mediante el aprovechamiento de las propiedades piezoeléctricas de un material biológico. Piezoelectricidad es la acumulación de una carga en un sólido en respuesta a una tensión mecánica.
El hito podría dar lugar a pequeños dispositivos que recolectan energía eléctrica a partir de las vibraciones de las tareas cotidianas, como el cierre de una puerta o subir escaleras.
También apunta a una forma más sencilla de hacer los dispositivos microelectrónicos. Eso es porque los virus se organizan en una película ordenada que permite que el generador funcione. El autoensamblaje es una gran meta perseguida en el meticuloso mundo de la nanotecnología.
Los científicos describen su trabajo en una publicación adelantada en internet el 13 de mayo, de la revista Nature Nanotechnology.
«Se necesita más investigación, pero nuestro trabajo es un primer paso prometedor hacia el desarrollo de generadores de energía personales, actuadores para su uso en nanodispositivos, y otros dispositivos basados en electrónica de virus», dice Seung-Wuk Lee, un científico de la División de Física del Laboratorio de Biociencias de la Universidad de Berkeley y profesor asociado de bioingeniería.
Él condujo la investigación con un equipo que incluye Ramamoorthy Ramesh, un científico de materiales del laboratorio de Berkeley División de Ciencias y profesor de ciencias de los materiales, la ingeniería y la física en UC Berkeley, y Yang Lee Byung de la División de Física del Laboratorio Berkeley Biociencias.
El efecto piezoeléctrico fue descubierto en 1880 y desde entonces ha sido encontrado en los cristales, cerámica, huesos, proteínas y ADN. También se ha puesto en uso en encendedores de cigarrillos eléctricos y los microscopios de sonda no podría funcionar sin él, para nombrar unas pocas aplicaciones.
Sin embargo, los materiales utilizados para fabricar dispositivos piezoeléctricos son tóxicos y muy difícil de trabajar, lo que limita el uso generalizado de esta tecnología.
Lee y sus colegas se preguntaban si un virus estudiado en los laboratorios de todo el mundo ofrece una mejor forma. El bacteriófago M13 sólo ataca a las bacterias y es benigno para las personas. Al ser un virus, se reproduce por millones en cuestión de horas, así que siempre hay un suministro constante. Es fácil de manipular genéticamente. Y un gran número de los virus en forma de varilla, naturalmente, se orientan bien ordenados en películas, tanto como la forma en que los palillos se alinean en una caja.
Estos son los rasgos que los científicos buscan en un nanobloque de construcción. Sin embargo, los investigadores de Berkeley Lab primero tenía que determinar si el virus M13 es piezoeléctrico. Lee acudió a Ramesh, un experto en el estudio de las propiedades eléctricas de películas delgadas a nanoescala. Aplicó un campo eléctrico a una película de virus M13 y vio lo que pasó en un microscopio especial. Proteínas helicoidales que envuelven los virus se retorcían y giraban en respuesta, una señal segura del efecto piezoeléctrico en el trabajo.
Los científicos precisan una mayor fuerza piezoeléctricos del virus. Se utiliza ingeniería genética para añadir cuatro residuos de aminoácidos cargados negativamente a un extremo de las proteínas helicoidales que recubren el virus.Estos residuos aumentan la diferencia de carga entre los extremos de las proteínas positivas y negativas, lo que aumenta la tensión del virus.
Los científicos han mejorado aún más el sistema por el apilamiento de películas compuestas de capas individuales del virus una encima del otro. Se encontró que una pila de aproximadamente 20 capas de espesor mostraba el efecto piezoeléctrico más fuerte.
Lo único que quedaba por hacer era una prueba de demostración, así que los científicos fabricaron un generador de virus basada en energía piezoeléctrica. Ellos crearon las condiciones para los virus modificados genéticamente para organizar de forma espontánea en una película de capas múltiples que mide aproximadamente un centímetro cuadrado. Esta película se intercaló entonces entre dos electrodos revestidos de oro, que estaban conectados por cables a una pantalla de cristal líquido.
Cuando se aplica presión en el generador, que produce un máximo de seis nanoamperios de corriente y 400 milivoltios de potencial. Eso es suficiente corriente para parpadear el número «1» en la pantalla, y aproximadamente una cuarta parte de la tensión de una batería triple A .
«Ahora estamos trabajando en maneras de mejorar en esta demostración de la prueba de principio», dice Lee. «Debido a que las herramientas de la biotecnología permitirán a gran escala la producción de virus modificados genéticamente, los materiales piezoeléctricos sobre la base de los virus podrían ofrecer una ruta sencilla a una nueva microelectrónica en el futuro.»
Fuente: EurekAlert!
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