Technologie mikrostrojů o velikosti buněk mění medicínu i elektroniku

Pojem MEMS v sobě obsahuje zkratku Micro-Electro-Mechanical Systems čili miniaturní mechanicko-elektrické systémy. Ačkoliv metoda původem vychází z litografické výroby integrovaných obvodů, klíčové pro MEMS je právě ona mechanická část spoléhající na pohyblivé části, která z MEMS činí v9ce než jenom čistou elektroniku.

O tloušťce vlasu

Nejmenší MEMS může co do velikosti odpovídat velikosti běžné buňky – v posledních týdnech se ostatně objevily fotografie MEMS zařízení, které by mohlo do buněk injektovat modifikované DNA. Stejně tak však může MEMS být i viditelný pouhým okem.

Jako veškerou miniaturizaci lze MEMS dělit na dvě metody podle přístupu ke zmenšování udělátek – první je označován jako top-down, druhý jako bottom-up. Přeneseně to znamená, že top-down se snaží zmenšit existující běžné zařízení do miniatury – příkladem jsou třebas hodinové strojky, které byly dříve mnohem větší. Metoda bottom-up je opačného charakteru a předpokládá složení takového zařízení z jednotlivých stavebních bloků – atomů či molekul. Tento přístup se však spíše uplatňuje v širším oboru nanotechnologie než u MEMS.

Plody technologie MEMS můžete najít už dnes ve svých chytrých telefonech – jedná se především akcelerometry a gyroskopy, které zjišťují, v jakém úhlu telefon držíte či zdali s ním třesete. Ano, je to ona technologie, díky které váš telefon po otočení překlopí svůj obraz nebo se můžete dívat na nebe pomocí aplikace plné hvězd. MEMS akcelerometry jsou možná ještě známější, jelikož zachraňují bezpočet životů při automobilových bouračkách. Díky náhlé změně směru (akceleraci) v setině vteřiny spustí napouštění airbagu, který tak pomáhá k minimalizaci škod při srážkách. Realizované jsou již i mikroprojektory na oblečení vytvářející dokonalé maskování u vojáků – ne nepodobné maskování filmového Predátora. Do budoucna se očekává pouze nárůst možností MEMS, a to nejen uvnitř telefonů.

Předchůdce nanobotů

Velký rozmach se očekává například od medicínských MEMS, které by zvládaly přesnější distribuci léčiv. Bio-MEMS se přitom vyrábějí z biologických nebo snadno vstřebatelných materiálů. Mezi aplikace bio-MEMS lze zařadit již řadu existujících a dostupných vynálezů, například těhotenský test ClearBlue. Do budoucna se očekává, že by bio-MEMS mohly obsahovat analytické mikrosondy implantovatelné do pacientů pro studium jejich stavu či dlouhodobé sledování. Jiným typem bio-MEMS jsou mikrojehly využitelné pro zacílenou injektáž léčiv podobně jako již zmíněný injektor pro genovou terapii.

Jedním z velkých motorů vývoje a výzkumu MEMS je rovněž příchod 3D tiskáren zvládajících kvalitní tisk obvodů ve velikostech o tloušťce lidského vlasu, MEMS různého charakteru tak bude jedině přibývat. Není jistě problém v MEMS vidět přímého předchůdce toho, co si vědecká fikce slibuje od nanotechnologie. Bohužel, na přerod MEMS do NEMS (Nano-Electro-Mechanical Systems) jenom tak nedojde. K výrobě nano mašinek totiž už stávající metody výroby nestačí. Top-down miniaturizace zde naráží na fyzikální limity. V nanosvětě totiž po překročení "kritické délky" určitých fyzikálních jevů působení sil dostává zcela odlišný charakter, nevhodný pro potřeby MEMS.

Nanotechnologie tak prozatím bude v dohledné budoucnosti spoléhat spíše na prvky chemie než namechanické soustavy, jinými slovy – na udělátka jako ze Star Treku ještě nějaký čas nedojde. Existuje řada teoretických modelů, které naznačují možnost přinutit nejmenší částečky hmoty k využitelnému mechanickému pohybu, a tak i ke konstrukci skutečných NEMS, prozatím však tyto možnosti zůstávají jenom v teoretické rovině.

Ladislav Loukota