La Industria 4.0, el Internet de las cosas (IoT) y el Internet industrial de las cosas (IIoT) se están desarrollando significativamente gracias a los avances en poder registrar datos más exactos y métodos de análisis de datos automatizados.

Cuando se piensa en IoT la nanotecnología no es lo primero que se pasa por la mente, pero ya está impulsando el área de optimización de datos.

La nanotecnología permite el desarrollo de dispositivos a una escala nanométrica. A esta escala, una nanomáquina se define como la unidad funcional más básica, integrada por nano-componentes y capaz de realizar tareas sencillas, como la detección o la actuación. Se pude estar hablando desde el punto de medición inicial hasta la construcción de una red de intercambio de información utilizando nanomateriales.

Los científicos han empezado a reducir los sensores de milímetros o micrómetros a escala nanométrica, lo suficiente pequeños para circular dentro de cuerpos vivos o para aplicarse directamente en los materiales de construcción.

Este es un primer paso crucial hacia un Internet de las Nano-Cosas (IoNT) que podría llevar la medicina, la eficiencia energética y muchos otros sectores a una nueva dimensión.

Aplicación de nanosensores en el Internet de las Nano-Cosas (IoNT – Internet of NanoThings)

Los sensores cobran una gran importancia en el IoT y en la Industria 4.0. Sin duda, nos están ayudando a resolver muchos de nuestros problemas, desde detectar enfermedades hasta salvar el medio ambiente. Pero, aun así, nos faltaba algo. Los sensores tienen sus limitaciones; se pueden utilizar perfectamente en muchos casos, excepto cuando necesitamos datos por minuto para nuestro análisis. Es entonces cuando los nanosensores
entran en escena. A medida que el software y el análisis de datos avanzan, pueden trabajar con una cantidad mucho mayor de datos; y cuanto más preciso sea el punto de datos inicial, más preciso será todo el sistema de IoT.

La incorporación de los nanomateriales como “materiales de detección” permite una mayor eficiencia. El pequeño tamaño de los nanomateriales, en particular los materiales 2D como el grafeno, a menudo proporcionan un área de superficie alta que puede detectar cambios en un entorno. Ahora, no todos los mecanismos de detección son iguales: algunos son remotos, otros son por absorción de moléculas y otros son en respuesta a un cambio físico (entre otros).

Los nanomateriales tienen varias propiedades que permiten que estos mecanismos funcionen de manera eficiente, ya sea a través de cambios ópticos medibles en la distancia, la absorción de átomos en su superficie o la capacidad de flexión, estiramiento o compresión. Algunos nanomateriales pueden realizar al menos uno, si no todos, de estos mecanismos. La alta sensibilidad, y por lo tanto los puntos de datos más precisos, a menudo se deben a la alta conductividad eléctrica y la movilidad del portador de carga de los nanomateriales.

Cuando se detecta algo (a través de la adsorción, el cambio físico, etc.), el mecanismo de detección invoca un cambio en la conductividad eléctrica del nanomaterial, que luego se detecta como una respuesta medible. Debido a que la conductividad y la movilidad del portador de carga dentro de un nanomaterial a menudo son altas (es decir, generalmente se usan nanomateriales de alta conductividad), la sensibilidad es alta, ya que los cambios muy leves a la conductividad proporcionarán una respuesta detectable.

Un área donde la nanotecnología se puede combinar con el IoT es en la creación de una red física, compuesta por nanomateriales que facilita el intercambio de datos a través de diferentes componentes que se comunican entre sí a nivel nanométrico.

Cómo funciona el IoNT

Al igual que con cualquier sistema, hay varios componentes, y el IoNT no es diferente. Hay dos formas comunes en que estos componentes se comunican entre sí, y éstas son a través de nano-comunicación electromagnética (transmisión y recepción de ondas electromagnéticas) y comunicación molecular (información codificada en moléculas).
En un próximo artículo hablaremos de estos tipos de comunicación.

Conclusión

La Industria 4.0 no deja de avanzar y de crecer. Los métodos de transferencia de datos, de su manipulación y de la computación en la nube se utilizan en la mayoría de la industria, pero el día de mañana esta transferencia de datos deberá realizarse a través de arquitecturas mucho más pequeñas.