La morphogenèse de modules microélectroniques auto-assemblés pourrait donner naissance à une technologie de vie durable
Il est désormais évident que les artefacts technologiques produits en masse dans notre monde de plus en plus densément peuplé – qu’il s’agisse d’appareils électroniques, de voitures, de batteries, de téléphones, d’appareils électroménagers ou de robots industriels – sont de plus en plus en contradiction avec les écosystèmes délimités et durables obtenus par les organismes vivants. sur les cellules pendant des millions d’années.
Les cellules fournissent aux organismes des interactions environnementales douces et durables avec un recyclage complet des composants matériels, sauf dans quelques cas notables comme la création d’oxygène dans l’atmosphère et des réserves de combustibles fossiles de pétrole et de charbon (du fait de l’absence de biocatalyseurs).
Cependant, le contenu fantastique en informations des cellules biologiques (des gigabits d’informations dans l’ADN seul) et les complexités de la biochimie des protéines pour le métabolisme semblent placer une approche cellulaire bien au-delà des capacités actuelles de la technologie et empêcher le développement d’une technologie intrinsèquement durable.
SMARTLET : de minuscules modules qui changent de forme et qui s’auto-organisent collectivement en systèmes plus grands et plus complexes.
Une revue de perspective récente publiée dans Matériaux avancés menée ce mois-ci par des chercheurs du Centre de recherche sur les matériaux, les architectures et l’intégration des nanomembranes (MAIN) de l’Université technologique de Chemnitz, montre comment une nouvelle forme de « technologie vivante » à haute teneur en informations est désormais à portée de main, basée sur des modules électroniques microrobotiques. appelés SMARTLET, qui seront bientôt capables de s’auto-assembler en organismes artificiels complexes.
La recherche appartient au nouveau domaine de la morphogenèse microélectronique, la création de formes sous contrôle microélectronique, et s’appuie sur des travaux antérieurs menés à l’Université de technologie de Chemnitz pour construire des modules électroniques à couches minces auto-pliables et auto-locomoteurs.
Les nouveaux modules transportent de minuscules puces de silicium entre les plis, pour une augmentation massive des capacités de traitement de l’information. Des informations suffisantes peuvent désormais être stockées dans chaque module pour coder non seulement des fonctions complexes, mais aussi des recettes de fabrication (génomes électroniques) pour les salles blanches afin de permettre aux modules d’être copiés et d’évoluer comme des cellules, mais en toute sécurité grâce au contrôle de la reproduction via une salle blanche exploitée par l’homme. installations.
Conscience de soi électrique lors de l’auto-assemblage
De plus, les chiplets peuvent fournir des capacités d’apprentissage neuromorphique leur permettant d’améliorer les performances pendant le fonctionnement. Une autre caractéristique clé de l’auto-assemblage spécifique de ces modules, basé sur des codes à barres physiques correspondants, est que des connexions électriques et fluidiques peuvent être réalisées entre les modules.
Ceux-ci peuvent ensuite être utilisés pour rendre les puces électroniques embarquées « conscientes » de l’état d’assemblage et des erreurs potentielles, leur permettant ainsi d’orienter la réparation, de corriger les erreurs d’assemblage, d’induire le démontage et de former des fonctions collectives couvrant de nombreux modules. Ces fonctions incluent la communication étendue (antennes), la récupération et la redistribution de l’énergie, la télédétection, la redistribution des matériaux, etc.
Alors pourquoi cette technologie est-elle vitale pour la durabilité ? La description complète de la fabrication numérique des modules, pour lesquels seul un nombre limité de types est requis, même pour des organismes complexes, permet de lire leur contenu matériel, leur auteur responsable et leur exposition respectueuse de l’environnement. Le professeur Dagmar Nuissl-Gesmann du département de droit de l’université technologique de Chemnitz observe que « cette documentation fine de la responsabilité intrinsèque jusqu’aux échelles microscopiques changera la donne en permettant l’attribution légale de la responsabilité environnementale et sociale pour nos artefacts techniques ».
De plus, les capacités d’auto-locomotion et d’auto-assemblage-démontage permettent aux modules de s’auto-trier pour le recyclage. Les modules peuvent être récupérés, réutilisés, reconfigurés et redéployés dans différents organismes artificiels. S’ils sont endommagés, alors leurs types limités et documentés facilitent un recyclage personnalisé efficace des matériaux avec des protocoles établis et optimisés pour ces entités triées et désormais identiques. Ces capacités complètent les autres avantages plus évidents en termes de développement de conception et de réutilisation dans ce nouveau support reconfigurable.
Le professeur Marlen Arnold, expert en durabilité à la Faculté d’économie et d’administration des affaires, déclare : « Même avec des volumes de déploiement élevés, ces propriétés pourraient fournir à cette technologie un niveau de durabilité sans précédent qui placerait la barre pour les technologies futures. partagez notre planète en toute sécurité avec nous.
