Tecnologia della vita sostenibile | ScienceDaily

È ormai evidente che gli artefatti tecnologici prodotti in serie nel nostro mondo sempre più densamente popolato – siano essi dispositivi elettronici, automobili, batterie, telefoni, elettrodomestici o robot industriali – sono sempre più in contrasto con gli ecosistemi sostenibili e delimitati raggiunti dalla vita. organismi basati su cellule nel corso di milioni di anni. Le cellule forniscono agli organismi interazioni ambientali morbide e sostenibili con il riciclaggio completo dei componenti materiali, tranne in alcuni casi degni di nota come la creazione di ossigeno nell’atmosfera e delle riserve di combustibili fossili di petrolio e carbone (a causa della mancanza di biocatalizzatori). Tuttavia, il fantastico contenuto informativo delle cellule biologiche (gigabit di informazioni nel solo DNA) e la complessità della biochimica delle proteine ​​per il metabolismo sembrano collocare un approccio cellulare ben oltre le attuali capacità della tecnologia e impedire lo sviluppo di una tecnologia intrinsecamente sostenibile.

SMARTLET: minuscoli moduli che cambiano forma che collettivamente si auto-organizzano in sistemi più grandi e complessi

Una recente revisione prospettica pubblicata sulla rivista ad altissimo impatto Materiale avanzato questo mese dai ricercatori del Centro di ricerca per materiali, architetture e integrazione di nanomembrane (MAIN) dell’Università di tecnologia di Chemnitz, mostra come una nuova forma di tecnologia vivente ad alto contenuto informativo sia ora a portata di mano, basata su moduli elettronici microrobotici chiamati SMARTLET , che presto sarà in grado di autoassemblarsi in organismi artificiali complessi. La ricerca appartiene al nuovo campo della morfogenesi microelettronica, la creazione di forme sotto controllo microelettronico, e si basa sul lavoro svolto negli anni precedenti presso l’Università di Tecnologia di Chemnitz per costruire moduli elettronici a film sottile auto-pieganti e auto-locomonti, che ora trasportano minuscoli silicio chiplet tra le pieghe, per un massiccio aumento delle capacità di elaborazione delle informazioni. Ora è possibile memorizzare in ciascun modulo informazioni sufficienti per codificare non solo funzioni complesse ma anche ricette di fabbricazione (genomi elettronici) per camere bianche per consentire la copia e l’evoluzione dei moduli come cellule, ma in modo sicuro grazie al controllo della riproduzione attraverso la camera bianca gestita dall’uomo strutture.

Autoconsapevolezza elettrica durante l’autoassemblaggio

Inoltre, i chiplet possono fornire capacità di apprendimento neuromorfico che consentono loro di migliorare le prestazioni durante il funzionamento. Un’ulteriore caratteristica chiave dell’autoassemblaggio specifico di questi moduli, basato sulla corrispondenza dei codici a barre fisici, è che è possibile realizzare collegamenti elettrici e fluidici tra i moduli. Questi possono quindi essere utilizzati per rendere i chiplet elettronici a bordo “consapevoli” dello stato di assemblaggio e dei potenziali errori, consentendo loro di dirigere la riparazione, correggere l’assemblaggio errato, indurre il disassemblaggio e formare funzioni collettive che abbracciano molti moduli. Tali funzioni includono la comunicazione estesa (antenne), la raccolta e la ridistribuzione di energia, il telerilevamento, la ridistribuzione dei materiali, ecc.

Allora perché questa tecnologia è vitale per la sostenibilità?

La descrizione digitale completa dei moduli, per i quali in realtà anche per gli organismi complessi è richiesto solo un numero limitato di tipi, consente di leggerne il contenuto materiale, l’origine responsabile e l’esposizione rilevante per l’ambiente. La professoressa Dagmar Nuissl-Gesmann del Dipartimento di diritto dell’Università tecnologica di Chemnitz osserva che “questa documentazione dettagliata della responsabilità intrinseca su scala microscopica sarà un punto di svolta nel consentire l’assegnazione legale della responsabilità ambientale e sociale per i nostri artefatti tecnici”.

Inoltre, le capacità di auto-locomozione e di auto-assemblaggio-disassemblaggio consentono ai moduli di auto-ordinarsi per il riciclaggio. I moduli possono essere recuperati, riutilizzati, riconfigurati e ridistribuiti in diversi organismi artificiali. Se sono danneggiati, le loro tipologie limitate e documentate facilitano un efficiente riciclaggio personalizzato dei materiali con protocolli stabiliti e ottimizzati per queste entità selezionate e ora identiche. Queste funzionalità completano gli altri vantaggi più evidenti in termini di sviluppo della progettazione e riutilizzo in questo nuovo supporto riconfigurabile. Come osserva la professoressa Marlen Arnold, esperta di sostenibilità della Facoltà di economia e amministrazione aziendale, “Anche con elevati volumi di utilizzo, queste proprietà potrebbero fornire a questa tecnologia un livello di sostenibilità finora senza precedenti, che porrebbe il livello per le tecnologie future per condividere con noi il nostro pianeta in tutta sicurezza.”

Contributo alla tecnologia vivente europea

Questa ricerca è un primo contributo del MAIN/Chemnitz University of Technology, come nuovo membro del Centro europeo per la tecnologia vivente ECLT, con sede a Venezia,” afferma il Prof. Oliver G. Schmidt, direttore scientifico del Centro di ricerca MAIN e aggiunge che “È fantastico vedere che la nostra profonda collaborazione con l’ECLT sta dando i suoi frutti così rapidamente con immediati benefici transdisciplinari per diverse comunità scientifiche.” “La ricerca teorica presso l’ECLT ha avuto urgentemente bisogno di nuovi sistemi tecnologici in grado di implementare le proprietà fondamentali dei sistemi viventi .” commenta il Prof. John McCaskill, coautore dell’articolo e direttore fondatore dell’ECLT nel 2004.