När elektroniken blir allt mer komplicerad, så måste de verktyg som krävs för att fixa dem. Förutse denna utmaning, forskare vände sig till kroppens immunförsvar för att få inspiration och har nu byggt självgående nanomotorer som kan söka upp och reparera små repor på elektroniska system. De kan en dag leda till flexibla batterier, elektroder, solceller och andra prylar som läker sig själva.

Forskarna presenterar sitt arbete i dag vid det 251:a nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS). ACS, världens största vetenskapliga sällskap, håller mötet här till och med torsdag.

"Elektroniska kretsar är mycket sofistikerade nuförtiden, " säger Jinxing Li. "Men en spricka, även en extremt liten, kan avbryta strömflödet och så småningom leda till fel på en enhet. Traditionell elektronik kan fixas med lödning, men att reparera avancerad elektronik i nanoskala kräver innovation."

Prylar kommer snart att vara mer allestädes närvarande än någonsin, dyker upp i våra kläder, implantat och tillbehör, säger Li, en Ph.D. kandidat i Joseph Wangs labb, D.Sc., vid University of California i San Diego. Men att hitta sätt att fixa nanokretsar, batterielektroder eller andra elektroniska komponenter när de går sönder är fortfarande en utmaning.

Att byta ut hela enheter eller till och med delar kan vara svårt eller dyrt, särskilt om de är integrerade i kläder eller placerade på avlägsna platser. Att skapa enheter som kan fixa sig själva skulle vara idealiskt, enligt Wang, vars labb utvecklar maskiner i nanoskala. För att arbeta mot detta mål, hans labb och andra har vänt sig till naturen för idéer.

"Om du skär dig i fingret, till exempel, trombocyter kommer automatiskt att lokaliseras vid sårplatsen och hjälpa till att starta läkningsprocessen, " säger Li. "Så vad vi ville göra är att skapa och använda extremt små robotar för att utföra samma funktion, utom i ett elektroniskt system."

För att åstadkomma detta, Wangs team samarbetade med gruppen Anna Balazs, Ph.D., som är vid University of Pittsburgh. De designade och byggde nanopartiklar av guld och platina som drivs av väteperoxid. Platina sporrar bränslet att bryta ner till vatten och syre, som driver fram partiklarna. Tester visade att nanomotorerna zoomade över ytan av en trasig elektronisk krets ansluten till en lysdiod, eller LED. När de närmade sig repan, de fastnade i den och överbryggade gapet mellan de två sidorna. Eftersom partiklarna är gjorda av ledande metaller, de tillät ström att flöda igen, och lysdioden tändes.

Li säger att nanomotorerna skulle vara idealiska för svåra att reparera elektroniska komponenter som det ledande lagret av solceller, som utsätts för hårda miljöförhållanden och benägna att repa. De kan också användas för att läka flexibla sensorer och batterier, som Wang-labbet också utvecklar.

Dessutom, samma koncept med olika material och bränslen skulle kunna användas i medicinska tillämpningar för att leverera läkemedel till specifika platser. Labbet utvecklar också nya nanomotorer som potentiellt kan användas i kroppen för att behandla olika sjukdomar, såsom maginfektioner.