Mikrodrohnen können mit Licht-Motoren bewegt und gelenkt werden

Physikern der Universität Würzburg ist es gelungen, Mikro-Drohnen mit Licht anzutreiben. Das Prinzip ähnelt dabei den Lichtsegeln, mit denen Raumsonden bei ihrem Flug durch das Sonnensystem angetrieben werden können. Aus rein physikalischer Sicht produziert ein Laserpointer beim Einschalten einen Rückstoß - der aufgrund der winzigen Kräfte im Vergleich zur Masse des Gerätes allerdings nicht spürbar ist. Es gibt allerdings Experimente, bei denen Raumfahrzeuge mit großen Sonnensegeln von den Energie-Partikeln unseres Sterns angetrieben werden. Und auch auf sehr kleine, leichte Objekte hat ein gebündelter Lichtstrahl durchaus eine Kraftwirkung.

In einer im Journal Nature Nanotechnology veröffentlichten Arbeit zeigen die Würzburger Physiker um Professor Bert Hecht nun erstmals, dass es möglich ist, mikrometerkleine Objekte in einer wässrigen Umgebung mit Licht nicht nur effizient anzutreiben, sondern sie auch präzise zu steuern. Sie bewegen auf diese Weise Mikrodrohnen, die aus einer transparenten Polymerscheibe von 2,5 Mikrometer Durchmesser bestehen. In diese Scheibe sind bis zu vier Lichtmotoren aus Gold eingebettet.

Steuerung über Wellenlängen

"Diese Motoren basieren auf in Würzburg entwickelten optischen Antennen - also auf winzigen metallischen Strukturen mit Abmessungen im Bereich der Lichtwellenlänge", erklärte Xiaofei Wu, einer der Mitarbeiter der Arbeitsgruppe. "Diese Antennen wurden speziell für den Empfang von zirkular polarisiertem Licht optimiert. Dadurch können die Motoren unabhängig von der Orientierung der Drohne das Licht empfangen, was entscheidend für die Anwendbarkeit ist."

Die Lichtmotoren sorgen dann abhängig von der Polarisierung und der Wellenlänge für eine Abstrahlung des Lichts in bestimmte Richtungen. Dadurch ist eine präzise Steuerung der Mikrodrohne in verschiedene Richtungen möglich. Dadurch soll es beispielsweise möglich werden, die winzigen Systeme im Bereich medizinischer Anwendungen präzise an Zielstellen zu bewegen.