Los analizadores de respiración basados en grafeno aportan mayor precisión en Covid-19


16-11-2020
Durante el Simposio 2020 MIT-Fundación Ramón Areces, titulado el “Poder de la Nanotecnología”, se muestran nuevos materiales como los analizadores de respiración basados en grafeno que aportan una nueva vía para la detección de la Covid-19. A la vez que los microsistemas electrónicos autónomos abren nuevas fronteras en el campo de la Salud, a partir de los trabajos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
 

La Nanotecnología mostró este lunes, 16 de noviembre, su poder al servicio de la Salud y la Medicina de la mano de expertos llegados desde el bostoniano Massachusetts Institute of Technology (MIT) a la Fundación Ramón Areces. Donde quedó demostrado que se trata de un campo enormemente disruptivo con múltiples aplicaciones como la creación de materiales antes imposibles o la integración 3D, entrando con paso firme también en la era "nano", que es aquella que permite trabajar a la escala de los nanómetros, unidad de medida de un tamaño equivalente a una milmillonésima parte del metro.

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Prof. Tomás Palacios

En esta primera sesión del Simposio 2020 MIT-Fundación Ramon Areces, el profesor Tomás Palacios, miembro del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación del MIT, explicó que estamos ante una nueva generación de microsistemas electrónicos autónomos del tamaño de una celda que permite revolucionar tanto el control ambiental como el cuidado de la salud. Con lo que se da fin al escalado del transistor tradicional mediante dispositivos semiconductores y las posibilidades de la electrónica. Se trata, según este investigador, de un vuelco total en materiales que permitirá tanto enviar misiones aeroespaciales a Venus como descender al ámbito de las celdas sintéticas. Dentro de una nueva era de integración heterogénea que dota a los nuevos materiales de capacidad para sumar nuevas funcionalidades a los chips electrónicos.

Este profesor se detuvo en los detectores infrarrojos que reaccionan a la radiación infrarroja (IR) por calor, térmicos, o por la luz, siendo fotónicos o fotodetectores. En cuyo primer tipo se puede hacer un seguimiento efectivo de los eventos que dejan rastro en términos de temperatura. Lo que le permitió hablar sobre mediana y larga detección de la IR con aplicación a dispositivos de visión nocturna, imagen médica, espectroscopia e interfaz del usuario.

Para hacer una medición en bolómetros, como instrumentos que miden la cantidad total de radiación electromagnética que viene de un objeto en todas las longitudes de onda. Al medir la temperatura de un detector iluminado por la fuente objeto de estudio, con atención a la relación de resistencia según el factor Gauge que se establece entre el aislante y el conductor.

Como detalló Palacios, el MIT también trabaja en analizadores de respiración basados en grafeno. Se trata de un cristal de carbono puro con los átomos dispuestos en plano según patrón regular hexagonal, parecido al grafito. De una transparencia casi total, que permite recoger la muestra de aire respirado de la boca del sujeto para su paso por 1.000 sensores que permiten descartar o confirmar la infección por SARS-CoV-2 y emitir el resultado por bluetooth.

Además, Palacios disertó sobre transistores de potencia verticales de nitruro de galio y lógica CMOS para una red eléctrica mucho más eficiente. Aparte de recolectoras de energía wi-fi de disulfuro de molibdeno de una capa de espesor para permitir la electrónica ubicua, junto a la tecnología CMOS de alta temperatura capaz de impulsar futuras misiones a Venus, en las que los fuselajes de las naves habrán de soportar temperaturas inferiores a los -850 grados.

También sugirió este ponente la posibilidad de realizar impresiones 3D a partir de dispositivos electrónicos 2D. Aunque reconoció que hay muchos materiales que no se pueden imprimir en 3D porque el tratamiento térmico no es apto para todas las fibras. Cosa que sí ocurre con los nano trenzados de grafito, con cambio de resistencia eléctrica por efecto priezorresistivo propio de algunos conductores y semiconductores.

Palacios también ilustró a los asistentes con la imagen de un chip de tamaño diez veces inferior a la yema de un dedo de la mano, con potencial de escalar la tecnología hasta el tamaño de los cromosomas como microsistema extremo al que llevar sensores químicos, capacidad de memoria, funcionamiento lógico, uso de comunicación y reserva de energía para funcionar.

También exhibió una plataforma de demostración de SynCell Biotechnology como patente que elimina la resistencia de determinadas bacterias a los antibióticos. Donde las bacterias se usan como biofábricas que atacan de manera selectiva la causa de determinadas patologías.

Reflexionó también este experto sobre la democratización que supone la integración heterogénea, y las propiedades únicas de los materiales extremos, para cambiar de raíz el reinado de la Ley de Moore, imperante desde hace 50 años.

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Jesús del Álamo

En este terreno, Jesús del Álamo, profesor de Ingeniería Eléctrica en el MIT, se centró en la Integración 3D como superación de la citada Ley de Moore y el paradigma que ha mantenido vigente durante una década. Enunciado según el cual, la tecnología actualmente debería seguir permitiendo duplicar el número de transistores en un microprocesador cada dos años. Realidad que ya no viene avalada por los hechos, si se tiene en cuenta que ya hay evidencias de que lo más ultrapequeño no resulta necesariamente ni mejor ni más competente que formatos mayores.

Según este experto en nanoelectrónica, la tecnología del procesamiento de la información se abre a nuevas posibilidades como es la creación 3D que supera la concepción de Moore sobre la integración de transistores por unidad de área, cayendo bajo el criterio de rendimiento informático estancado.

Para Del Álamo optar a la tercera dimensión permite unir lógica y memoria, rompiendo el muro de esta, entendido como cuello de botella para el rendimiento de cualquier sistema. Porque la integración íntima de memoria y lógica permitirá habilitar chips de Inteligencia Artificial (IA) con potencial para procesar conjuntos muy grandes de datos. Aspecto que el ponente ilustró con profusión de nuevos materiales, dispositivos y tecnología de procesos trabajados en el MIT.

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Raimundo Pérez-Hernández y Torra

Con esta primera sesión, prosigue el ciclo dedicado a las "Conversaciones online desde la Fundación Ramón Areces" que este martes, 17 de noviembre, tendrá como figura principal al profesor Vladimir Bulovic, fundador y director de MIT.nano. Tal como informó Raimundo Pérez-Hernández y Torra, director de la Fundación Ramón Areces.