Célula nanomórfica

La célula nanomórfica ^{[ 1 ]} es un concepto de microsistema integrado, autosostenible y a nivel atómico, con cinco funciones principales: suministro de energía interna , detección, actuación, computación y comunicación. La integración a nivel atómico proporciona la máxima funcionalidad por unidad de volumen para los microsistemas. La abstracción de la célula nanomórfica permite analizar los límites fundamentales del rendimiento alcanzable en sistemas a nanoescala, de forma muy similar a como la máquina de Turing y el motor de Carnot facilitan dichos estudios de límites para el procesamiento de información y las máquinas térmicas, respectivamente.

El concepto de celda nanomórfica se inspira en la tendencia, sinérgica con la miniaturización de dispositivos semiconductores , de utilizar estas tecnologías centrales para diversas aplicaciones de sistemas integrados. Esta tendencia se denomina Diversificación Funcional y se caracteriza por la integración de dispositivos no CMOS , como sensores , actuadores , fuentes de energía, etc., con dispositivos CMOS tradicionales y otros dispositivos de procesamiento de información novedosos. Los microsistemas multifuncionales se vuelven mórficos (literalmente, con forma de ) porque su arquitectura está definida por la aplicación específica y los límites fundamentales de los parámetros volumétricos del sistema. ^{[ 2 ]}

El modelo de célula nanomórfica se aplicó para analizar las capacidades de un microsistema integrado autónomo del tamaño de una célula viva, es decir, un cubo de 10 micrómetros de lado [1, 2]. La función de este microsistema es, por ejemplo, tras su inyección en el organismo, interactuar con células vivas, como determinar su estado y apoyar ciertas acciones terapéuticas. Debe tener la capacidad de recopilar datos sobre la célula viva, analizarlos y tomar decisiones sobre su estado. También debe comunicarse con un agente de control externo y, posiblemente, tomar medidas correctivas. Dicha célula necesitaría sus propias fuentes de energía, sensores, ordenadores y dispositivos de comunicación, integrados en un sistema completo cuya estructura está determinada por la función prevista de la célula nanomórfica. La célula nanomórfica puede considerarse un ejemplo extremo de una clase de sistemas conocidos genéricamente como microsistemas autónomos, por ejemplo WIMS (microsistemas integrados inalámbricos), ^{[ 3 ]} PicoNode, ^{[ 4 ]} Lab-on-a-Pill ^{[ 5 ]} y Smartdust . ^{[ 6 ]}