Los sistemas micro y nano electromecánicos (MEMS y NEMS)

Los BioMEMS pueden definirse como los dispositivos o sistemas, construidos utilizando técnicas basadas en la micro y nano fabricación, que son utilizados para procesamiento, entrega, manipulación, análisis o construcción de entidades biológicas y químicas [1].

La historia de estos dispositivos parte de inicios de los 70s con la aparición de los MEMS cuando se notó la importancia de la aplicación de estos dispositivos en el área biomédica. Sin embargo, varias décadas antes de la aparición de los MEMS ya se contaba con propuestas ingeniosas para elaborar dispositivos para aplicaciones biomédicas pero que no podían ser fabricados debido a las limitantes que existían en los procesos de manufactura de esas épocas.

Desde el reto inicial de Feynman de otorgar un premio de $1000 dólares a quien pudiera construir una máquina con partes móviles de un tamaño no mayor a 1/64 in, han pasado casi 55 años.

Hoy día, dispositivos con partes móviles a escalas submicrométricas tienen aplicaciones tan diversas como acelerómetros que controlan las bolsas de aire en los coches, balanzas analíticas en química, giróscopos e inclusive transistores mecánicos que mueven electrones con dispositivos mecánicos como palancas.

Los sistemas micro y nano electromecánicos (MEMS y NEMS por sus siglas en inglés) son ejemplos de micromáquinas que funcionan típicamente con la presencia de fuerzas electrostáticas. La miniaturización de estos dispositivos ha llevado a la necesidad de considerar otras fuerzas que cobran relevancia a distancias pequeñas. Tal es el caso de las fuerzas de Casimir.

Hasta la fecha se ha estudiado la estabilidad en micro y nano máquinas principalmente cuando la fuerza de operación es electrostática o de tipo Casimir. La presencia de estas fuerzas impone una limitación en la operación de los MEMS y NEMS.

Esta limitación es conocida como colapso súbito a salto a contacto, que ocurre cuando partes móviles del dispositivo se adhieren permanentemente porque la fuerza de atracción con la que operan supera la fuerza de restitución elástica que trata de mantener a las distintas partes en su posición.

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