El oro está listo para desempeñar un papel transformador en el futuro de los dispositivos portátiles
Los mejores deportistas olímpicos reciben la preciada medalla de oro, símbolo de riqueza y honor tanto en la cultura oriental como en la occidental. Este metal, apreciado por su estabilidad en el aire, su excelente conductividad eléctrica y su compatibilidad con los organismos vivos, desempeña un papel fundamental en diversos ámbitos. Es muy apreciado en los sectores de la medicina y la energía como “catalizador preferente” y se utiliza cada vez más en tecnologías de vanguardia para llevar puestas.
El revolucionario potencial del oro en los wearables: un dispositivo sensor integrado para llevar puesto
Bajo la dirección del profesor Sei Kwang Hahn y el Dr. Tae Yeon Kim, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), un equipo de investigación ideó un dispositivo sensor integrado para llevar puesto. Este dispositivo capta y procesa con eficacia dos bioseñales simultáneamente, según se detalla en Advanced Materials, una revista internacional líder en el campo de los materiales.
Los dispositivos para llevar puestos, disponibles en diversas formas como accesorios y parches, son vitales para detectar señales físicas, químicas y electrofisiológicas utilizadas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Los últimos avances en investigación pretenden crear dispositivos portátiles capaces de medir simultáneamente múltiples bioseñales.
Sin embargo, un reto importante ha sido la necesidad de materiales diferentes para cada medición de señal, lo que provoca daños en la interfaz, una fabricación compleja y una menor estabilidad del dispositivo. Además, el análisis de estas señales diversas requiere sistemas de procesamiento de señales y algoritmos adicionales.
Para hacer frente a este reto, el equipo empleó distintas formas de nanocables de oro (Au). Aunque los nanocables de plata (Ag), conocidos por su extrema delgadez, ligereza y conductividad, se utilizan habitualmente en dispositivos portátiles, el equipo los combinó con oro. Al principio, produjeron nanocables de oro a granel recubriendo externamente los nanocables de plata para mitigar el efecto galvánico.
A continuación, fabricaron nanocables de oro huecos eliminando selectivamente la plata de los nanocables recubiertos de oro. Los nanocables de oro a granel mostraron una gran sensibilidad a los cambios de temperatura, mientras que los nanocables de oro huecos demostraron sensibilidad a las alteraciones mínimas de la tensión.
El revolucionario potencial del oro en los wearables: polímero de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS)
Los investigadores crearon un patrón de estos nanocables sobre un sustrato de polímero de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), integrándolos a la perfección y sin separaciones. Empleando dos tipos de nanocables de oro, cada uno con propiedades distintas, crearon un sensor integrado capaz de medir tanto la temperatura como la deformación.
Además, desarrollaron un circuito lógico para el análisis de señales, utilizando el factor de calibre negativo producido por la incorporación de ondulaciones a escala micrométrica en el patrón. Este método permitió crear un dispositivo inteligente que se puede llevar puesto y que capta y analiza señales simultáneamente utilizando un único material, el Au.
Los sensores desarrollados por el equipo demostraron un rendimiento excepcional en la detección de sutiles temblores musculares, la identificación de patrones de latido cardíaco, el discernimiento del habla a través de los temblores de las cuerdas vocales y la monitorización de cambios en la temperatura corporal. Y lo que es más importante, estos sensores mantuvieron una gran estabilidad sin causar daños en las interfaces de los materiales. Su flexibilidad y elasticidad les permitían adaptarse perfectamente a la piel curvada.
El equipo dispuso estos nanocables sobre un sustrato de polímero de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), integrándolos sin separaciones. Utilizando dos tipos de nanocables de oro, cada uno con sus propias propiedades, crearon un sensor todo en uno capaz de medir tanto la temperatura como la deformación.
Además, diseñaron un circuito lógico para el análisis de señales, utilizando el factor de calibre negativo formado al introducir ondulaciones a escala micrométrica en el patrón. Con este método se consiguió desarrollar un sistema inteligente para llevar puesto que capta y analiza señales simultáneamente, todo ello utilizando el único material del Au.
Temblores musculares sutiles
Sus sensores mostraron un rendimiento excepcional, detectando sutiles temblores musculares, identificando patrones de latido cardíaco, reconociendo el habla a través de los temblores de las cuerdas vocales y controlando los cambios de temperatura corporal. Y lo que es más importante, estos sensores mantuvieron una notable estabilidad sin causar daño alguno a las interfaces de los materiales. Su flexibilidad y extraordinaria capacidad de estiramiento les permitían adaptarse perfectamente a la piel curvada.
El profesor Sei Kwang Hahn comentó: “Esta investigación pone de relieve el potencial de crear una plataforma bioelectrónica avanzada capaz de analizar una amplia gama de bioseñales”. Y añadió: “Prevemos nuevas oportunidades en diversos sectores, como la sanidad y los sistemas electrónicos integrados.”
El estudio recibió el patrocinio del Programa de Investigación Básica y el Programa de Desarrollo de Tecnología Biomédica de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, así como de POSCO Holdings.
Read the original article on sciencedaily.
Read more: A Unique Method for Manipulating Atomic Layers to Create Cutting-Edge Materials.
