Introducción

La microelectrónica es una rama de la ingeniería electrónica que se encarga del estudio y aplicación de dispositivos y circuitos electrónicos que tienen dimensiones en el orden de micrómetros. Uno de los campos más interesantes en el área de la microelectrónica es el de los sistemas MEMS (Microelectromechanical Systems), los cuales han permitido el desarrollo de una gran cantidad de dispositivos, que van desde sensores y actuadores hasta sistemas de almacenamiento y procesamiento de información. En este artículo se describirá el uso de sistemas MEMS en la investigación científica, dando un panorama general de los tipos de dispositivos existentes, sus aplicaciones y los avances que se han logrado en este campo.

Tipos de sistemas MEMS

Los sistemas MEMS pueden ser clasificados de acuerdo a su estructura y funcionamiento, entre los cuales se encuentran:

Sistemas basados en sensores

Los sistemas basados en sensores MEMS son aquellos que utilizan dispositivos que transforman una magnitud física, como temperatura, presión, campo magnético, etc., en una señal eléctrica; proporcionando de esta forma una forma indirecta de medir dicha magnitud. Los sensores MEMS son ampliamente utilizados en la detección de gases, en el monitoreo de vibraciones, en la medición de la presión sanguínea, entre otros usos.

Sistemas basados en actuadores

Por otro lado, los sistemas basados en actuadores MEMS son aquellos que utilizan dispositivos que transforman una señal eléctrica en un movimiento mecánico, como la generación de vibraciones, el movimiento de una pieza mecánica, entre otros. Los acturadores MEMS se utilizan mucho en el campo de la producción de energía, en la generación de luz y, por supuesto, en la robotica y mecatrónica.

Sistemas integrados

Por último, los sistemas integrados MEMS son aquellos que combinan la funcionalidad de los sensores y actuadores en un solo dispositivo. Un ejemplo de estos sistemas son los impresores de inyección de tinta, donde la cámara y los inyectores están fabricados usando tecnología MEMS.

Avances en el uso de sistemas MEMS en la investigación científica

Los avances en el campo de los sistemas MEMS han permitido en la investigación científica, el desarrollo de instrumentos de altas prestaciones, los cuales permiten analizar y caracterizar distintos tipos de materiales a nivel micro y nanométrico. Estos instrumentos incluyen microscopios electrónicos de barrido, microscopios de fuerzas atómicas, entre otros. Un caso de éxito en el uso de los sistemas MEMS para la investigación científica es el desarrollo de un microscopio de fluorescencia confocal, el cual es un instrumento que permite obtener imágenes tridimensionales de alta resolución de estructuras celulares, lo que ha permitido un avance significativo en la comprensión de la biología celular. Otro ejemplo de uso de sistemas MEMS en la investigación científica son los micromotores piezoeléctricos, los cuales son utilizados para motorizar la micromanipulación y posicionamiento preciso de microscopios, sondas y dispositivos de diagnóstico. Estos sistemas permiten una autonomía y precisión que antes no era posible, lo que ha permitido un avance significativo en la investigación y el estudio de los materiales de menor dimensión.

Aplicaciones de sistemas MEMS

Los sistemas MEMS tienen innumerables aplicaciones, las cuales van desde la biología molecular hasta la robótica y la inteligencia artificial. Entre estas aplicaciones se encuentran:

Bioinstrumentación

El desarrollo de sistemas MEMS ha permitido el avance en áreas como la bioinstrumentación, en donde se han desarrollado sensores y dispositivos para la detección de enfermedades, la monitorización del estado de salud en pacientes crónicos y la investigación de nuevos fármacos.

Sistemas de navegación y control

Los sistemas MEMS también se han utilizado en la navegación de vehículos, aviones y naves espaciales, como en el caso del giroscopio MEMS. Además, los sistemas MEMS se utilizan en la industria de la actuación y control, como sistemas de amortiguación, ajuste fino de espejos, etc.

Productos de consumo

Los productos de consumo como smartphones, televisores, relojes inteligentes y otros productos han incorporado sistemas MEMS para mejorar la experiencia de sus usuarios. Por ejemplo, los giroscopios y acelerómetros se usan en la estabilización de las cámaras de fotos de los teléfonos móviles, mientras que los sensores de luz ambiente se utilizan para ajustar el brillo de la pantalla.

Conclusión

En resumen, los sistemas MEMS han permitido la creación de una gran cantidad de dispositivos y sistemas electrónicos de alta precisión. Gracias a ellos, la investigación científica ha avanzado significativamente en áreas como la biología molecular, la medicina y la ingeniería de materiales. Además, la integración de sistemas MEMS en productos de consumo ha revolucionado el mundo digital moderno. Como tal, los sistemas MEMS son una tecnología clave que seguirá evolucionando en el futuro y abriendo nuevas oportunidades a la humanidad.