Naarmate elektronica steeds ingewikkelder wordt, dat geldt ook voor de tools die nodig zijn om ze te repareren. Anticiperend op deze uitdaging, wetenschappers wendden zich tot het immuunsysteem van het lichaam voor inspiratie en hebben nu zelfrijdende nanomotoren gebouwd die kleine krasjes in elektronische systemen kunnen opsporen en repareren. Ze zouden op een dag kunnen leiden tot flexibele batterijen, elektroden, zonnecellen en andere gadgets die zichzelf genezen.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 251e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS). ACS, 's werelds grootste wetenschappelijke vereniging, houdt de vergadering hier tot en met donderdag.

"Elektronische circuits zijn tegenwoordig erg geavanceerd, " zegt Jinxing Li. "Maar een barst, zelfs een extreem kleine, kan de stroomstroom onderbreken en uiteindelijk leiden tot het uitvallen van een apparaat. Traditionele elektronica kan worden gerepareerd met solderen, maar het repareren van geavanceerde elektronica op nanoschaal vereist innovatie."

Gadgets zullen binnenkort alomtegenwoordig zijn dan ooit, verschijnen in onze kleren, implantaten en accessoires, zegt Li, een doctoraat kandidaat in het lab van Joseph Wang, Dsc, aan de Universiteit van Californië in San Diego. Maar manieren vinden om nanocircuits te repareren, batterij-elektroden of andere elektronische componenten wanneer ze breken, blijft een uitdaging.

Het vervangen van hele apparaten of zelfs onderdelen kan lastig of duur zijn, vooral als ze in kleding zijn geïntegreerd of zich op afgelegen plaatsen bevinden. Het zou ideaal zijn om apparaten te maken die zichzelf kunnen repareren, volgens Wang, wiens lab machines op nanoschaal ontwikkelt. Om aan dit doel te werken, zijn lab en anderen hebben zich tot de natuur gewend voor ideeën.

"Als je in je vinger snijdt, bijvoorbeeld, bloedplaatjes lokaliseren automatisch op de wondlocatie en helpen het genezingsproces te starten, " zegt Li. "Dus wat we wilden doen, is extreem kleine robots maken en gebruiken om dezelfde functie uit te voeren, behalve in een elektronisch systeem."

Om dit te bereiken, Wang's team werkte samen met de groep van Anna Balazs, doctoraat, die aan de Universiteit van Pittsburgh werkt. Ze ontwierpen en bouwden nanodeeltjes uit goud en platina die worden aangedreven door waterstofperoxide. Het platina spoort de brandstof aan om af te breken in water en zuurstof, die de deeltjes voortstuwt. Testen toonden aan dat de nanomotoren zoomden over het oppervlak van een gebroken elektronisch circuit dat was verbonden met een lichtgevende diode, of led. Toen ze de kras naderden, ze kwamen erin vast te zitten en overbrugden de kloof tussen de twee partijen. Omdat de deeltjes zijn gemaakt van geleidende metalen, ze lieten de stroom weer stromen, en de LED brandt.

Li zegt dat de nanomotoren ideaal zouden zijn voor moeilijk te repareren elektronische componenten zoals de geleidende laag van zonnecellen, die onderhevig zijn aan zware omgevingsomstandigheden en gevoelig zijn voor krassen. Ze kunnen ook worden gebruikt om flexibele sensoren en batterijen te genezen, die het Wang-lab ook ontwikkelt.

Aanvullend, hetzelfde concept met verschillende materialen en brandstoffen zou kunnen worden gebruikt in medische toepassingen voor het afleveren van medicijnen op specifieke locaties. Het lab ontwikkelt ook nieuwe nanomotoren die mogelijk in het lichaam kunnen worden ingezet om verschillende ziekten te behandelen, zoals maaginfecties.