Cualquier alumno que haya estudiado ciencias ha podido escuchar de boca de algún profesor hablar de "jugar". Cuando se habla en estas condiciones hay que interpretarlo como manipular ecuaciones hasta llegar a un resultado, variar condiciones en un montaje experimental o simplemente dedicarte a pensar sobre un cierto problema.

Según la RAE una de las acepciones de jugar es "hacer algo con alegría y con el solo fin de entretenerse o divertirse". En un ambiente coloquial, por lo general, no nos divertimos resolviendo problemas sino usando una pelota, unas cartas…

Ahora bien, científicos de la Chalmers University of Technology y del Instituo de Microelectrónica, en Gotemburgo, han logrado aplicar este concepto coloquial de jugar al ámbito científico creando un pinball de dimensiones micrométricas!!.

Cuando se habla de micromachines mucha gente pensará en aquellos pequeños coches de escala milimétrica que eran anunciados en televisión. Sin embargo en el contexto de la ciencia al hablar de micromachines, a parte de pequeñas maquinas más o menos encuadradas dentro de la ciencia ficción, siempre se hace referencia a los sistemas electromecánicos de tamaño micrométrico o MEMS. Esta tecnología usa herramientas y técnicas que fueron desarrolladas para la industria de los circuitos integrados que ahora son utilizados para la construcción de dispositivos que constan de dos componentes principales, un elemento mecánico y un transductor.

Al hablar de máquinas de escala micro no podemos imaginar maquinas macroscópicas reducidas de tamaño sin más, pues la física en esta escala cambia. En esta escala la proporción área-volumen es mucho mayor apareciendo importantes efectos relacionados con la superficie. Predomina la fricción frente a la inercia, las fuerzas electrostáticas frente a las electromagnéticas, aparecen fenómenos como la "stiction" entendida como la suma de "stick"+"friction"….

Estos dispositivos pueden ser desde un cantilever hasta complejos mecanismos como se pueden observar en las imágenes.

Para la realización de estos MEMS hay diferentes técnicas que grosso modo se podrían englobar en micromecanizado a partir de volumen, a partir de superficie y Liga. Para la realización de estos dispositivos se requiere una gran cantidad de pasos por lo que su diseño es sumamente complejo pues depende también de un gran número de parámetros. Sin embargo tiene la ventaja de su reproducibilidad pues. realizado uno es sencillo realizar muchas copias (como ocurre con los circuitos integrados).

Para la realización de este micropinball se ha desarrollado una secuencia de procesos que permiten crear de manera más sencilla este tipo de mecanismos. Su fabricación consistió en la combinación de oxidación, transferencia de diseño (patterning) y ataque seco (dry etching) a parte de un paso de "plasma bonding!. Como ventajas presenta que el proceso de estampado se realiza en un solo paso en lugar de los varios que se considerarían con otras técnicas habituales. Además el hecho de que el "plasma bonding" se realice a temperatura ambiente permite utilizar una mayor variedad de materiales. Sobre este proceso se puede encontrar información más específica [1] aquí. El dispositivo creado es el que se puede ver en la imagen. Es un pinball de unos 25 mm² de área en el que aparecen cantilevers y micromotores. Esta mesa está inclinada 20 º de modo que se juega con bolas de 150 micras que alcanzan velocidades de 210000 micras/s, que equivaldría a que un balón de fútbol se moviera a una velocidad de 1125 m/s, siendo por tanto un balón supersónico!!.

Otros enlaces relacionados:

[2] http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2008/03/05/nems-mecanica-y-semiconductores-al-servicio-de-la-deteccion-i/

[3] http://physicsworld.com/cws/article/news/17721

[4] http://www.memx.com/

[5] http://mems.sandia.gov/