Un equipo del Massachusetts Institute of Technology diseñó un dispositivo nanomecánico capaz de emular funciones neuronales al integrar procesamiento y almacenamiento en una sola pieza. La plataforma se vale de la física de polímeros flexibles a escala molecular para crear sistemas electrónicos que consumen muy poca energía y podrían servir en robótica, monitoreo médico y sensores ambientales.
La propuesta busca superar una limitación clave de la informática tradicional: requiere múltiples componentes para realizar cálculos, conservar datos, detectar estímulos y accionar. En este enfoque, la capacidad de cálculo, la memoria y la detección dependen de las propiedades del material mismo, lo que reduce la cantidad de elementos externos necesarios.
El estudio, publicado en Science Advances, toma como referencia a organismos que procesan información mediante cambios físicos distribuidos a lo largo de su cuerpo. Un ejemplo citado es el pulpo, que concentra cerca de dos tercios de sus neuronas en sus extremidades, permitiendo generar respuestas locales sin aferrarse constantemente al cerebro central. Esa organización facilita además cambios mecánicos en la piel para camuflaje según el entorno. “Se puede concebir al pulpo como una materia computacional continua, con computación, memoria, detección y acción distribuidas por todo su cuerpo”, comentó Farnaz Niroui, profesora asociada de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en el MIT y líder del Laboratorio de Investigación en Electrónica.
La computación mecánica realiza operaciones a través de transformaciones físicas, como movimientos y deformaciones. Aunque ya existían plataformas de este tipo en escalas micro y macroscópicas, el equipo logró reducir el dispositivo a la nanoscale, de modo que deformaciones muy pequeñas pueden alterar de forma significativa las propiedades del material.
Un obstáculo central era lograr cambios que fueran reversibles. Si dos superficies se acercan demasiado, las fuerzas de atracción pueden soldarlas de manera irreversible, impidiendo la recuperación de la configuración inicial.
La solución fue introducir una película ultrafina de polidimetilsiloxano (PDMS) entre dos electrodos metálicos. Este polímero blando funciona como separador y equilibra la atracción entre superficies para evitar que se colapsen entre sí. “El material blando actúa como un nanorreost, ayudando a equilibrar las fuerzas y permitir una reconfiguración mecánica a escala nanométrica de forma controlada y reversible”, explicó Niroui. Al aplicar voltaje, las placas se atraen, comprimen el PDMS y modifican la conductividad del aparato.
El PDMS presenta propiedades viscoelásticas, lo que facilita que el sistema vuelva a su estado anterior tras la excitación, manteniendo la posibilidad de reutilización. En conjunto, los resultados impulsan la idea de desarrollar plataformas de cómputo adaptativo de bajo consumo, con potenciales aplicaciones en áreas como robótica, vigilancia médica y sensores ambientales.
