MEMS, las nanomáquinas que cambiarán al mundo

Sistemas Micro Electro Mecánicos (MEMS, por Microelectromechanical Systems) son la etapa siguiente en la revolución que comenzó con la invención del circuito integrado. Estas nanomáquinas son tan pequeñas que no se ven con el ojo desnudo y realizan tareas que resultan imposibles para las maquinas comunes.

La electrónica de consumo ha llegado al estado en que se encuentra hoy gracias a la miniaturización. Sin ella, sería imposible crear circuitos integrados con millones de transistores y un tamaño de solo una fracción de centímetro cuadrado. Sin la microelectrónica, el equivalente de un microprocesador como el que tiene tu ordenador ocuparía el volumen de un edificio de 12 o 14 pisos. No habría iPods ni teléfonos móviles.

Sin embargo, y a pesar de los logros obtenidos en la reducción de tamaño de los componentes electrónicos, los sistemas mecánicos aun requieren de piezas cuyo tamaño es varios órdenes de magnitud más grandes que sus contrapartes electrónicas. Cualquier pieza de un reloj mecánico, por ejemplo, es millones de veces más grande que uno de los transistores integrados en un microprocesador. Pero esta situación está cambiando.

La miniaturización de máquinas electromecánicas ha dado lugar a los MEMS, que silenciosamente han ocupado un lugar en nuestra vida cotidiana. De hecho, el dispositivo capaz de medir la aceleración a la que sometes el mando de tu Wii (un acelerómetro) es un MEMS. Se trata del mismo dispositivo que, instalado en el airbag de un coche determina el momento justo en que se produce un choque y dispara el mecanismo de inflado de las bolsas.

Pero si bien los acelerómetros son quizás los dispositivos basados en MEMS mas difundidos, no son los únicos. Existen sensores de presión, de temperatura y de humedad construidos a partir de piezas que tienen un tamaño similar al de un glóbulo rojo. Forman parte del sistema de control de los más modernos marcapasos, censando la actividad física del paciente para modificar su ritmo cardíaco. También se emplean MEMS en los cabezales de las impresoras de inyección de tinta, como parte del dispositivo que produce la evaporación controlada de la tinta en el momento justo.

Por lo general, estos mecanismos tienen un tamaño mayor al micrómetro (millonésima de metro) y menor al milímetro. Lo que los hace tan particulares es que, a estas escalas, el comportamiento físico que rige a las maquinas convencionales no siempre funciona como la intuición puede indicar. Efectivamente, el incremento en la relación entre la superficie y el volumen de las piezas de un MEMS hace que los efectos electrostáticos y térmicos predominen sobre la inercia o la masa térmica.

Para fabricar las pequeñas piezas que conforman estas maquinas se utiliza una tecnología que, en esencia, es la misma que la empleada para la fabricación de los circuitos integrados. La posibilidad de “integrar” piezas móviles es lo que ha hecho posibles maquinas a escala nanométricas. Existen motores a vapor del tamaño de un grano de polen, engranajes y palancas cuyo tamaño de mide en diámetros atómicos, y hasta pequeños espejos montados sobre soportes móviles, con un tamaño mucho menor al diámetro de un cabello, capaces de enfocar o corregir una imagen.

Los MEMS permiten cada día la creación de dispositivos sorprendentes. Por ejemplo, para evitar la falsificación de una firma, es posible incorporar acelerómetros en una lapicera, para que además de escribir sea capaz de registrar las velocidades y aceleraciones que le imprimió la mano mientras se firmaba. Esto hace prácticamente imposible una falsificación.

Dentro de poco, será factible la fabricación de un dispositivo, que ubicado en el cuerpo de un paciente, analice su sangre y que, en función de los resultados, inyecte los fármacos necesarios en las dosis adecuadas. En caso de ser necesario, hasta podría enviar una señal de alerta para que el paciente fuera atendido de urgencia. Estas máquinas funcionarán como pequeños robots, capaces de realizar tareas que resultan imposibles a una escala mayor.

Se trata de una ciencia que, a pesar de habernos brindado ya una cantidad de soluciones concretas a problemas de ingeniería, recién está naciendo. Pero tiene el potencial de, como decíamos al comienzo, cambiar el mundo.