I robot cellulari necessitano di fonti di energia estremamente compatte per poter funzionare in modo autonomo. Finora, uno dei principali ostacoli era la creazione di batterie sufficientemente piccole da poter essere integrate in questi robot senza compromettere la loro capacità energetica. I ricercatori del MIT hanno affrontato questa sfida sviluppando delle batterie che, pur mantenendo dimensioni ridotte, offrono energia sufficiente per questi robot grandi quanto una cellula.
Le nanobatterie del MIT: una rivoluzione per la robotica cellulare
Queste nuove batterie, presentate recentemente dallo stesso Istituto, hanno dimensioni davvero assurde: lunghe appena 0,1 millimetri, sono spesse poco più di 0,002 millimetri (per intenderci, un capello è spesso 0,8 millimetri). Nonostante le loro dimensioni, hanno dimostrato di poter generare una corrente sufficiente per alimentare piccoli circuiti, sensori o attuatori.
E questo grazie alla loro composizione a base di zinco e aria. Le batterie a zinco-aria, comunemente usate negli apparecchi acustici, sono note per la loro lunga durata, resa possibile grazie all’elevata densità energetica. In questo caso, le nanobatterie del MIT sono composte da un elettrodo di zinco collegato a un elettrodo di platino, il tutto inserito in una striscia di polimero SU-8, un materiale spesso impiegato nella microelettronica.
Il funzionamento delle nanobatterie avviene in questo modo: quando gli elettrodi della batteria interagiscono con l’ossigeno dell’aria, lo zinco si ossida, rilasciando elettroni che fluiscono verso l’elettrodo di platino, generando così una corrente elettrica.
Altra particolarità di queste nanobatterie è la loro capacità di assemblarsi da sole utilizzando delle apposite nanoparticelle. Il processo di fabbricazione delle batterie si basa infatti su un metodo ispirato all’autoassemblaggio molecolare, dove le nanoparticelle si organizzano autonomamente per formare la batteria. Questa tecnica innovativa non solo consente di produrre batterie miniaturizzate, ma promette anche una produzione su larga scala, rendendo possibile la loro adozione commerciale in futuro.
Le loro possibili applicazioni: dalla medicina all’elettronica
I ricercatori hanno testato le batterie in vari scenari, addirittura nell’alimentazione di un attuatore, come un braccio robotico in grado di alzarsi e abbassarsi, un memristore, che memorizza eventi cambiando la propria resistenza elettrica, e un circuito elettrico di un minicronometro, impiegato per tenere traccia del tempo nei dispositivi robotici.
Le possibili applicazioni di queste nanobatterie però non si limitano solo a questi strumenti da laboratorio. Anzi, spaziano dalla medicina alla robotica fino all’elettronica.
Uno degli utilizzi più promettenti riguarda la possibilità di inserire questi robot all’interno del corpo umano, dove potrebbero identificare una zona bersaglio e rilasciarvi direttamente dei farmaci come l’insulina. Per tali applicazioni, si prevede che questi dispositivi siano realizzati con materiali biocompatibili, che si degraderebbero una volta completata la loro funzione.
Proprio per questo, i ricercatori stanno lavorando per aumentare la tensione delle batterie, in modo da ampliare ulteriormente il numero di potenziali applicazioni per questi robot cellulari, così da poter operare in ambienti complessi e inaccessibili in totale autonomia.
